A escala de los átomos, cuando un agente oxidante entra en contacto con un agente reductor se da una transferencia de unos cuantos electrones. Sin embargo, a escala macroscópica, cuando una sustancia reductora se pone en contacto con una oxidante, la transferencia es de miles de millones de electrones, es decir, al ocurrir una reacción redox se produce una corriente eléctrica. Este movimiento de muchísimos electrones es una forma de energía cinética que puede aprovecharse.
Si el agente oxidante se pone en contacto con el reductor, como cuando se introduce un trozo de zinc en una disolución que contiene iones Cu2+, la transferencia de electrones ocurre directamente y de forma instantánea, de tal modo que la energía eléctrica generada se pierde. Sin embargo, si los reactivos se mantienen físicamente separados y solo se conectan a través de un cable que sirve como medio para transferir los electrones, entonces se genera una corriente eléctrica que también puede aprovecharse.
El dispositivo más sencillo para generar corriente eléctrica aprovechable, mediante una reacción redox, es la celda galvánica. En la figura inferior se presentan los componentes principales:
• Dos recipientes llamados semiceldas. Cada una formada por un trozo de un metal, llamado electrodo, sumergido en una disolución de alguna de sus sales. Por ejemplo, en la figura se muestra una semicelda de cobre en la que se sumerge una lamina de cobre en una disolución de sulfato de cobre; del mismo modo en la semiculta de zinc se sumerge una lamina de zinc en una disolución de sulfato de zinc.
• Un alambre conductor que conecta los dos electrodos.
• Un puente salino con una disolución conductora, que mantiene aisladas las dos soluciones pero permite la migración de iones.
• Un voltímetro para medir el voltaje de la celda.
El voltaje que se mide corresponde a la denominada fuerza electromotriz (fem) de la celda y se interpreta como el trabajo que puede ceder la celda por cada coulomb de carga que pase.
A la pareja que forman la especie reducida y la oxidada de un mismo elemento, como Cu y Cu2+, se le denomina par redox y se representa como Cu/Cu2+. La fem de una celda depende de las tendencias relativas a oxidarse o a reducirse de los dos pares redox que la forman.
Debido a que las reacciones de oxidación y de reducción siempre suceden acopladas, no es posible medir de forma independiente la tendencia de un par, ya sea a oxidarse o a reducirse. Dicha tendencia se determina de forma experimental para cada pareja en relación con un par que arbitrariamente se elige como referencia. La mayoría de escalas numéricas comparativas se refieren al par H2/H+. Este electrodo de referencia está constituido por gas hidrogeno a 1 atmosfera de presión en contacto con una disolución de iones hidrogeno a una concentración 1 molar y se le asigna, por convención, una fem igual a cero: E° = 0.
Así, las tablas de potenciales redox enlistan el valor del voltaje que se mide cuando un par redox dado se conecta con el electrodo de referencia de hidrogeno para formar una celda, en condiciones estándar (1M y 1 atm de presión). Estos valores generalmente se refieren a las reacciones de reducción. De este modo, los voltajes reportados para cada par pueden interpretarse como la tendencia individual de este a reducirse. Aquellos pares que presentan valores negativos corresponden a especies poco o nada susceptibles a reducirse, mientras los que tienen valores positivos grandes serán fuertes agentes oxidantes.
Así pues, de acuerdo con los valores reportados, el ion Cu2+ presenta mayor tendencia a la reducción que el Zn2+, por lo que en la celda de cobre y zinc, este se oxida mientras el primero se reduce.
Los blanqueadores y las reacciones redox
El ingrediente activo en la mayoría de los blanqueadores de uso domestico es el ion hipoclorito ClO–. Como su potencial redox positivo (0.92 V) es superior al de muchas sustancias, tiende a actuar como agente oxidante, es decir, se reduce fácilmente frente a otras sustancias. Cuando este agente blanqueador se agrega sobre una mancha, las sustancias coloridas que la causan se oxidan, cambiando con ello sus propiedades, como el color.
Otra propiedad del hipoclorito es que tiende a reaccionar también con sustancias orgánicas formando hidrocarburos clorados que se han reconocido como carcinógenos.
Actualmente, existen blanqueadores a base de peróxido de hidrogeno que también oxidan sustancias coloridas pero son menos dañinos para el ambiente. El peróxido de hidrogeno, conocido como agua oxigenada, se emplea para decolorar el cabello y también como antiséptico. Las burbujas que se forman cuando se aplica sobre una herida se deben a que su reducción genera oxigeno gaseoso.
2H2O2 → O2 + 2H2O
Para reducirse, el peróxido oxida algunas sustancias como las que dan color a la sangre, es por ello que también es útil para quitar este tipo de manchas.
