TIPOS DE OXIDACIÓN

Por lo general, el término oxidación se aplica a procesos cuyas manifestaciones son lentas (oxidación lenta) y en donde la energía que se produce (siempre energía química) no se percibe porque se disipa en el

El número de oxidación se define como: El número de electrones que un elemento puede ganar o perder cuando se combina con los átomos de otro elemento.

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 144 ambiente, por ejemplo, son fenómenos de oxidación lenta: la respiración, la corrosión de los metales, la putrefacción de la madera, etcétera.

En las oxidaciones rápidas los efectos son inmediatos, claramente visibles, generan grandes cantidades de calor y en ellas, debido a la elevación de la temperatura, se puede producir la llama; a este tipo de reacciones se les llama reacciones de combustión.

La oxidación es la pérdida de electrones experimentada por un elemento o un ión en beneficio de otro que se comporta como agente oxidante. Toda pérdida de electrones de una sustancia va acompañada por la ganancia de electrones de otro. A este último proceso se le conoce, como reducción.

La mayoría de los metales, y el caso particular del hierro (acero), se encuentran en la naturaleza en forma de óxidos, sulfuros y carbonatos: Sulfuro de hierro (piritas), Óxido de hierro (hematites roja / parda, magnetita), Carbonato de hierro (siderita) a partir de los cuales pueden obtenerse mediante la aportación de grandes cantidades de energía. Los metales así obtenidos se encuentran en una situación inestable por lo que progresivamente vuelven a su estado natural.

Lo mismo sucede con el Zinc, metal que no se encuentra en la naturaleza tal y como lo conocemos sino que se presenta en forma de Sulfuro de zinc (blenda), Óxido de zinc (cincita), Carbonato de zinc (Smithonita)

La diferencia entre el Hierro y el Zinc la encontramos en que cuando este último se oxida, debido al ataque de los agentes atmosféricos, se recubre de una capa blanca muy estable e insoluble de sales de zinc que impide el progreso de la corrosión mientras nada ni nadie la elimine. En cambio en el hierro, la oxidación se produce progresivamente hasta la total destrucción del metal.

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 145 Para realizar el proceso de oxidación se pueden utilizar diferentes mecanismos o sistemas, entre ellos podemos mencionar:

- Oxidación química. Reacción que tiene lugar, por ejemplo, en presencia del oxígeno disuelto del agua en un proceso a través del cual el oxígeno es reducido y el compuesto orgánico es oxidado. (Utilizado para purificar aguas servidas).

- Oxidación electroquímica. La oxidación electroquímica (depuración electroquímica) se produce mediante reacciones anódicas (indirectas y/o directas) en las que el oxígeno es transferido desde el disolvente (agua) a los productos que deben oxidarse.

La característica principal del tratamiento es que utiliza la energía eléctrica como vector de descontaminación ambiental.

- Oxidación biológica. Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones de un organismo. Estas reacciones son producidas por la acción de los microorganismos.

Fauna microbiana intestinal en la oxidación biológica de los alimentos.

Los microorganismos son sistemas que necesitan una gran cantidad de energía para mantenerse ordenados. Esta energía se obtiene de la oxidación de compuestos orgánicos reducidos. Los nutrientes proporcionan esos compuestos reducidos y, en el curso de la oxidación, se libera energía (que se acumula en forma de moléculas almacenadoras de energía, especialmente el ATP) y se producen elementos estructurales que servirán para la construcción de nuevas células (crecimiento y diferenciación).

Al proceso por el que se obtiene energía y elementos estructurales básicos a partir de nutrientes se le denomina catabolismo y al que utiliza la energía obtenida en el catabolismo para sintetizar nuevos componentes celulares se le denomina anabolismo. Es importante tener en cuenta que aunque se estudie de forma separada el anabolismo y el catabolismo, ambos tipos de procesos ocurren simultáneamente de forma que conforme se van

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 146 produciendo elementos estructurales y energía en el catabolismo, esos elementos se usan para formar nuevos componentes celulares en procesos anabólicos.

Un ejemplo de este tipo de oxidación es la Oxidación de los ácidos grasos (metabolismo).

También se utiliza la oxidación biológica en los procesos de purificación de aguas residuales.

La oxidación biológica consiste en suministrar oxígeno al agua residual en unos tanques cuyo volumen está previamente calculado para mantener el agua durante un tiempo de cuando menos ocho horas, regulando el oxígeno disuelto entre 1 a 3 Mg/Lt.

- Oxidación térmica. Método de oxidación que empleando hornos se aplica para incinerar de residuos, los que se transforman en materias inertes (cenizas o escorias) y gases a través de una combustión controlada a temperaturas elevadas (900º C).

Lo que comúnmente llamamos basura, técnicamente se conoce como desechos sólidos y consiste básicamente de todo material, producto de las actividades humanas, que se bota o elimina por carecer de valor o utilidad. El compostaje es un proceso biológico controlado de descomposición aeróbica acelerada de los materiales orgánicos. Se puede hacer una comparación entre la combustión (oxidación química) y el compostaje (oxidación biológica). En ambos procesos el carbón presente se oxida (química o biológicamente respectivamente) y si la combustión es completa se tienen como productos dióxido de carbono (CO2), agua y energía en

forma de calor.

Las deficiencias de oxígeno también pueden ser ocasionadas por moho, corrosión, fermentación u otros tipos de oxidación que consumen oxígeno. El impacto de las deficiencias de oxígeno puede ser paulatino o repentino.

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 147 - Oxidación catalítica. Existen unas sustancias, denominadas catalizadores, que tienen la propiedad de acelerar la reacción de oxidación de los compuestos orgánicos volátiles a temperaturas relativamente bajas, generalmente entre 250 y 350º C, sin experimentar un cambio químico.

Los gases a depurar deben ser calentados hasta alcanzar la temperatura de funcionamiento del catalizador. Este calor necesario es suministrado por un quemador a gas o un calentador eléctrico. Para reducir el consumo energético, puede instalarse un precalentador que aproveche el calor de los gases ya depurados.

- Oxidaciones en fase liquida

Por acción de compuestos oxidantes: No es necesario emplear aparatos especiales. Lo único que ha de procurarse es de disponer de un adecuado sistema para que la refrigeración y regulación de la temperatura sea eficaz. Se usan aparatos consistentes en calderas cerradas para evitar la pérdida de los productos volátiles, que están provistas de un condensador de reflujo y de dispositivos convenientes para la entrada de los reactivos y bocas de salida para retirar el producto formado. También han de llevar estos aparatos camisas de vapor o serpentines de refrigeración por los que circulan los medios de calefacción o refrigeración según las necesidades.

Por acción del oxígeno atmosférico: ha de disponerse de medios especiales para asegurar la mezcla y contacto de las 2 fases no miscibles del agente oxidante gaseoso y el líquido que ha de oxidarse. Aunque aquí también debe mantenerse la temperatura conveniente durante todo el proceso y eliminarse el calor producido, las exigencias en este sentido no son excesivas, ya que las temperaturas son bajas y la producción de calor se regula fácilmente actuando sobre la velocidad de admisión del aire (Ej. Oxidaciónde acetaldehído a ácido acético.

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 148 - Oxidaciones en fase vapor

Se produce una gran concentración de calor de reacción en las zonas del catalizador. Este calor deber ser evacuando para que no se produzcan grandes elevaciones locales del temperatura. Un

convertidor que cumple con esta condición está formado por una serie de tubos catalíticos pequeños sumergidos en un baño líquido. Este líquidoestá sometido a circulación forzada pasando por un intercambiador de calor donde se enfría.

Filosilicatos, significa hoja; todos los numerosos miembros de este importante grupo tienen hábito hojoso o escamoso y una dirección de exfoliación dominante.

Los filosilicatos tienen una gran importancia desde el punto de vista geológico. Las micas son los principales minerales en las rocas ígneas; se forman a temperaturas más bajas que los anfíboles y, con frecuencia, son resultado de sustituciones de minerales. Según la simetría hexagonal trigonal alrededor del grupo OH puede presentar diversas cristalizaciones, según si el anillo se apila formando una o varias direcciones.

Tectosilicatos. Minerales formados por una armazón tridimensional de tetraedros SiO4 enlazados, aquí todos los oxígenos del tetraedro están compartidos formando estructuras muy fuertes, la relación Si:O es 1:2.

Los silicatos forman la mayor parte de los minerales existentes en la corteza terrestre. De acuerdo con su organización interna los silicatos dan diversos tipos de minerales como pegmatitas, rocas meteorizadas, rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias.

U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 149 Aplicaciones del silicato de sodio. Debido a sus propiedades, el silicato de sodio tiene múltiples aplicaciones industriales, el hecho de tener bajo costo da como resultado un gran campo de aplicaciones, se utiliza en la industria como autoadhesivos, detergentes, como ingrediente de productos de limpieza, cementos, ligantes y otros productos químicos.