Las reacciones de oxidación-reducción en la industria en Temas selectos de química 2

Hay que considerar que dentro del ámbito industrial existen varios ejemplos de procesos donde las reacciones redox son fundamentales, por ejemplo:

-Líneas generales para la fabricación del arrabio

-Material fundido que se obtiene mediante reducción del mineral de hierro

-Se utiliza como materia prima en la obtención de las aleaciones férricas fundamentales:

-Las fundiciones y los aceros

-De manera muy simplificada, la estructura de un alto horno consiste en dos conos truncados unidos por sus bases

-Como debe soportar temperaturas muy altas, el alto horno se forra internamente con ladrillo refractario

-En la operación, se carga al alto horno con:

-Mineral de hierro

-Principalmente, hematita (Fe₂O₃)

-Coque

-Residuo duro y poroso que resulta después de la destilación destructiva del carbón que servirá tomo combustible y como reductor

-Sustancia fundente

-Cuya composición variará en dependencia del tipo de ganga (mineral sin valor industrial que acompaña al mineral)

-Cuando el coque se quema libera monóxido de carbono, que al combinarse con los óxidos de hierro del mineral los reduce a hierro metálico

-Además del arrabio, que contiene aproximadamente 92% de hierro, 3 o 4% de carbono y pequeñas cantidades de silicio, manganeso, fósforo y azufre, se obtiene un material de desecho llamado escoria, que flota sobre el metal fundido y hace posible su separación

-El arrabio es sometido a varios procesos dentro de la planta siderúrgica para obtener acero como producto final

-El proceso redox que se da en un alto horno invierte el proceso natural y espontáneo que presenta el hierro, al igual que otros metales, que al encontrarse en la naturaleza tienden a combinarse con otros elementos químicos y el agua para formar minerales

-En el caso del hierro, los minerales a los que se hace referencia son:

La reducción del mineral para obtener hierro metálico es el propósito fundamental de los altos hornos

-Procesos electrolíticos para obtener aluminio

-Al analizar los procesos electrolíticos tenemos que son procesos redox que permiten obtener, con un alto grado de pureza, varios metales, entre ellos:

-Aluminio

-Sodio

-Cobre

-Al clasificarlos por su abundancia en la corteza terrestre:

-El aluminio ocupa el tercer lugar

-Sus compuestos agrupan, de manera aproximada:

-8% del total encontrado en la naturaleza

-Se le puede ubicar, en forma de tales compuestos, en la mayoría de las rocas, los vegetales y otros seres vivos

-Para obtener el aluminio se parte de la bauxita, agregado de varios minerales de aluminio e impurezas que se extrae de minas a cielo abierto

-Después de varios procesos, de la bauxita se obtiene la alúmina, que es en realidad óxido de aluminio (Al₂O₃) y que se emplea en el proceso Hall-Héroult para obtener, mediante electrólisis, el metal

-En el proceso Hall-Héroult la alúmina se disuelve en un baño de criolita (fluoruro alumínico sódico Na₃AlF₆) dentro de grandes contenedores o cubas electroliticas en los cuales se lleva a cabo la reducción

-Cuando se hace pasar una fuerte corriente eléctrica (aproximadamente, de 100 000 a 150 000 A) a través de la disolución de alúmina-criolita:

-Se obtiene en uno de los electrodos el aluminio con un alto grado de pureza, mientras que en el otro se produce oxigeno

-Finalmente, mediante un sifón se extrae el aluminio para su proceso final en la fabricación de diversos enseres domésticos e industriales

-La reacción esencial que se desarrolla en el proceso descrito es la siguiente:

-La ecuación representa una reacción redox en la que se logra la reducción del óxido de aluminio para obtener aluminio metálico