Redox como fudamento de importantes procesos quimicos

Ocurren mediante transferencia de electrones, por lo tanto hay sustancias que pierden electrones (se oxidan) y otras que ganan electrones (se reducen)

La gran mayoría de reacciones que son de interés, en química son reacciones de reducción y oxidación, como ejemplos tenemos: la combustión de los hidrocarburos, la acción de los agentes blanqueadores de uso domestico, la obtención de los metales a partir de sus minerales, el proceso de respiración, proceso de digestión, reacción que ocurre en la pila seca y baterías, etc..

Tipos de Reacciones Redox:

Las reacciones redox pueden ser clasificadas en tres grupos:

1 Reacción Redox Intermolecular: Son las más comunes, se caracterizan porque el elemento que se oxida y el elemento que se reduce se encuentran en sustancias químicas diferentes, por lo tanto el agente oxidante y el agente reductor son sustancias también diferentes.

2 Reacción Redox Intramolecular: En este caso, el elemento que se oxida y el elemento que se reduce se encuentran en el mismo compuesto, por lo tanto el agente oxidante y el agente reductor es la misma sutancia

3 Reacción Redox de dismutación o desproporción: Llamada también de autoreducción - oxidación, es aquella donde un mismo elemento se oxida y se reduce. Por lo tanto una misma sustancia química es oxidante y reductor.


















Fuente: http://www.fullquimica.com/2011/12/reacciones-redox.html

El pH en nuestra vida

Los productos químicos que utilizamos a diario tienen un grado de acidez que podría ser peligroso. La única manera de probarlo sería midiendo el nivel del pH.

Hace mucho tiempo, los científicos querían medir el grado de acidez de una sustancia, entonces desarrollaron el concepto delpH. El pH (con la “p” en minúsculas) es una escala que nos sirve para medir si una sustancia es más ácida que otra y viceversa.

Se ha determinado que el pH de la piel húmeda ronda en un 5.5 por lo que si nos aplicamos alguna crema o jabón con un pH menor o mayor podría causarnos irritación o quemadura.

Si se tratara de un pH mayor a 10 o menor a 3, la piel pudiera disolverse causándonos un gran daño. Saber cuál es el pH de las sustancias es muy importante para nuestra seguridad ante cualquier producto químico.

pH quiere decir potencial de hidrógeno. El pH es una escala de medida simplificada, que indica la acidez o alcalinidad de una solución.

La acidez y la alcalinidad son 2 extremos que describen propiedades químicas. Al mezclar ácidos con bases se pueden cancelar o neutralizar sus efectos extremos. Una sustancia que no es ácida ni básica (o alcalina) es neutral.

Normalmente la escala del pH va desde 0 hasta 14. Un pH de 7 es neutral. Un pH menor de 7 es ácido puede quemarnos. Un pH mayor que 7 es básico o alcalino, puede disolver la carne.

La escala del pH es logarítmica, lo que significa que con relación a un pH de 7, un pH de 6 es 10 veces más acido. Un pH de 5 será 100 veces más ácido.

El agua pura tiene un pH neutral, o sea de 7. Cuando es mezclada con otros químicos se convierte en ácida o alcalina.

Algunos ejemplos de sustancias ácidas son: el vinagre y el extracto de limón. La lejía, leche de magnesia y amoníaco son bases o sustancias alcalinas. 

Los ácidos y álcalis extremos son muy peligrosos.	Comparación del pH en algunas sustancias de uso común. Los ácidos extremos y los álcalis o bases extremas son muy peligrosos.
Los indicadores de tornasol sirven para determinar si una sustancia es ácida o básica (alcalina).

PH en alimentos

Al ingerir alimentos alteramos el pH de nuestro cuerpo. El pH de nuestro estómago es de 1.4 debido al ácido que contiene y que es útil para descomponer los alimentos.

Algunas comidas y sus combinaciones pueden provocar que el estómago genere más ácido. Si esto sucede con mucha frecuencia, el ácido podría perforar el estómago causando una úlcera. Demasiado ácido en el estómago podría escapar hacia el esófago y llegar hasta tu boca. Esta desagradable sensación se conoce como acidez. Debes tener en cuenta los alimentos que injieres.

El pH en la industria

El pH de una solución puede medirse de distintas maneras y con distintos instrumentos como:

• Papel indicador o tornasol: Un método de bajo costo y exactitud, al menos comparada con los demás instrumentos. El papel está impregnado con indicador universal que al introducirse en a solución a analizar cambia de color, ese color debe compararse en un diagrama de colores para obtener el valor aproximado de pH.
• Uso de sustancias químicas (naranja de metileno y fenolftaleína): Las sustancias químicas adquieren un color distinto a cada valor diferente de pH. Por esa razón estas sustancias se agregan a las soluciones de pH desconocido para luego compararlas con soluciones estándar de pH conocido que también han sido afectadas por este indicador.
• pH-metro: Un sensor que internamente realiza una medida de la diferencia de potencial entre dos electrodos, uno de referencia y otro de medida (externo). Obteniendo un preciso valor de diferencia de potencial.

En la mayoría de los procesos industriales el control de los niveles de pH que presentan los productos o soluciones elaborados es un factor importante. Su medición se emplea normalmente como indicador de calidad, por lo que su regulación no puede ni debe pasar desapercibida, por ejemplo, en la Industria Alimentaria para las bebidas, gaseosas, cervezas, yogurt, embutidos, salsas, mermeladas, etc., en la Farmacéutica para jarabes y medicamentos, en la Industria Cosmética para controlar el nivel de pH de los productos que tendrán contacto con la piel y para el tratamiento de aguas residuales.

En lo que respecta a la Industria Alimentaria, la importancia que tiene evitar la contaminación es indiscutible, siempre se debe garantizar que el producto final se encuentre libre de microorganismos que puedan intervenir en la calidad y causar daño en la salud del consumidor. Es por ello que se debe revisar el valor del pH de los productos, pues este puede aumentar su tiempo de conservación. En la eliminación de los agentes patógenos indeseados se utilizan bactericidas, que tardan en eliminar los microorganismos, la concentración iónica del hidrógeno afecta a esos microorganismos y también a la acción de los bactericidas, por lo tanto el índice de pH influye de forma directa en el control aplicado para evitar la activación de microorganismos y de bacterias. Algunas de las ramas de la Industria Alimenticia en las que la medición del pH es fundamental en los procesos son:

• Industria Láctea: El pH es un indicador de la conservación higiénica de la leche en todo el proceso, desde la recolección hasta la entrega. El valor de pH adecuado debe ser de 6.8, si fuese menor, estaría indicando una posible infección en el ganado y mientras ese valor disminuye el riesgo aumenta. Durante la conservación, el pH es determinante para predecir si hay contaminación por amoniaco cuando este se usa para conservar el frio en la refrigeración. Para usar la leche en quesos, el valor del pH debe encontrarse entre 6.1 y 6.5. En la elaboración de los quesos y en su maduración es importante que el pH este entre los valores de 4.1 a 5.3 para que disminuya la velocidad de crecimiento de los agentes patógenos. En el caso del yogurt la refrigeración debe iniciarse con la condición de que el pH alcance valores entre 4.4 y 4.6. Cuando se agrega fruta al yogurt, ésta debe ser del mismo nivel de pH.
• Industria Cervecera: El control de nivel de pH en la producción de la cerveza es muy importante para poder evitar la activación de agentes indeseados, pero sobre todo para obtener el sabor característico de cada cerveza, un valor de pH menor a 4.2 produce acidez y un valor a 4.5 provoca activación de microorganismos.
• Industria de Bebidas Gasificadas: Las bebidas gasificadas contienen conservadores, acidulantes, edulcorantes y agua potable, un mínimo de 6g/L de anhídrido carbónico. Por lo general presentan un valor de pH bajo entre 3 y 4, convirtiéndose entonces en un medio desfavorable para el desarrollo de microorganismos. El agua empleada para su fabricación no puede salirse de los límites de pH entre 6.5 y 9.5 para así conservarse.
• Industria Azucarera: La importancia en esta industria con la medición del pH es básicamente por la contaminación de agentes y se realiza durante todo el proceso de fabricación, sobre todo la clarificación donde se elimina la mayor cantidad de impurezas que posee el jugo de caña. Dentro de este proceso existen subprocesos donde también se deben vigilar los niveles de pH, la alcalinización que consiste en agregar cal al jugo de caña para que la sacarosa no se convierta en miel, controlando el nivel de pH hasta 7.

Testo cuenta con medidores de pH ideales para la industria alimentaria por su resistencia, los phmetros no requieren mantenimiento, elaborados para el cumplimiento de APPCC o HACCP (Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control), con fundas “TopSafe” que los protegen, higiénicas y lavables. Además combinan puntas de penetración con sondas de temperatura para alimentos sólidos y semisólidos. Los pHmetros con los que Testo le garantiza el control preciso y a tiempo de los niveles de pH de su industria, son:

• Testo 205 pH/°C: Resistente instrumento de alimentación para medir pH/°C por penetración con compensación automática de la temperatura en alimentación. La resistente punta de penetración de medición es intercambiable. Gel electrolito sin necesidad de mantenimiento, visualizador de dos líneas con iluminación, alarma de temperatura estabilizada y reconocimiento automático del fondo de escala. Con rango de 0…14 pH y 0…60°C (Brevemente hasta +80 °C máx. 5 min.)
• Testo 206 pH1: Para comprobaciones rápidas de líquidos, con combinación exclusiva de punta de inmersión pH y sonda de temperatura para compensación rápida de la misma. La sonda de pH es estanca, no necesita mantenimiento, es resistente gracias al gran volumen de gel electrolito y del diafragma de pared dual.
• Testo 206 pH2: Para controles puntuales de alimentos sólidos y semisólidos como gelatinas, nata, carne, queso, frutas. Con funda de protección TopSafe, higiénica y lavable. Se puede utilizar en alimentos que contengan proteínas.
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El pH en el ambiente

El pH de la humedad del suelo afecta la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Muchas plantas prefieren un suelo ligeramente ácido (pH entre 4.5 y 5.5), mientras que otras prefieren un suelo menos ácido (pH entre 6.5 y 7).

Los suelos altamente ácidos (con un pH menor de 4.5) alcanzan concentraciones de elementos químicos tóxicos para las plantas.

Planta afectada por un suelo de pH no controlado.	Peces muertos por la acidez del agua.

El pH del agua afecta la vida terrestre y acuática. El agua de los lagos, lagunas y ríos sanos generalmente tiene un pH entre 6 y 8. La mayoría de los peces tolera el agua con pH entre 6 y 9. Los peces más robustos y fuertes generalmente mueren en pH más bajos y más altos. Los sapos y otros anfibios son más sensibles al pH que muchos peces.

Los sapos son beneficiosos al ser humano porque comen mosquitos e insectos. Sus huevos y crías se desarrollan en el agua.

El pH puede servirnos para saber cuándo una sustancia es muy peligrosa para la vida.

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El pH en tu boca Después de cepillar tus dientes, el pH de la saliva en la boca, debe encontrarse con un valor alrededor de 7. Es decir un pH neutro, que no produce ningún daño a tus dientes. Si el pH se encuentra debajo de 5.5, el esmalte comienza a perderse haciendo daño. Si comes algún carbohidrato, como pan o algo que contenga azúcar, este tendrá las condiciones para hacer más daño a los dientes. Cuando un pedazo pequeño de alimento se descompone en la boca, genera gérmenes que la hacen más ácida, deteriorándolo más. Para reducir los efectos dañinos a los dientes, las encías y mantener una boca sana; es muy importante el cepillado después de cada comida. Recuerda también utilizar el hilo dental y algún enjuague bucal.

Fuentes: http://www.educando.edu.do/articulos/estudiante/el-ph-en-nuestra-vida/

http://www.quiminet.com/articulos/medicion-del-ph-en-la-industria-alimentaria-3814617.htm

https://prezi.com/kagv9fas60bx/el-ph-y-el-ambiente/

TREPEV : Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia.

TREPEV : Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia.

La Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia ( TREPEV, teoría RPECV o teoría VSEPR)  es un modelo utilizado en química para predecir la geometría molecular de las moléculas basado en el grado de repulsión electrostática de los pares de electrones. También es conocida con el nombre de Teoría Gillespie - Nyholm por sus dos principales desarrolladores.
La premisa de ésta teoría es que los pares de electrones de valencia alrededor de un átomo se repelen mutuamente, por lo tanto, adoptan una disposición espacial que minimiza ésta repulsión determinándose así la geometría  molecular.
 Esta idea de establecer una correlación entre la geometría de una molécula y el número de electrones de valencia se presentó por primera vez en 1940 por Nevil Sidgwick y Herbert Powell de la Universidad de Oxford. Años más tarde, en 1957 , Ronald Gillespie y Ronald Sydney Nyholm del University College London refinaron el concepto construyendo una teoría detallada que permitía elegir, entre varias alternativas geométricas, la más adecuada para una molécula determinada.

DESCRIPCION
La TREPEV  está basada en  la idea de que la geometría de una molécula o ión poliatómico, del tipo:  ABn  (donde A es elátomo central y B los átomos periféricos o ligandos ) está condicionada principalmente por la repulsión "de tipo culombiana", entre los pares de electrones de la capa de valencia alrededor del átomo central.
La geometría es aquella que proporciona a los pares de electrones de la capa de valencia la energía mínima.
En realidad , da la casualidad que cuando una distribución de electrones es la adecuada, coincide con una repulsión  "interelectrónica" mínima.
Los pares de electrones pueden ser de dos tipos dependiendo de sí forman parte, o no, de un enlace, clasificándose en pares de enlace y pares sueltos ( también denominados pares libres opares no enlazantes).
Existen tres tipos de interacciones repulsivas entre los pares de electrones de una molécula, cada una con un determinado valor de intensidad. Ordenadas de mayor a menor repulsión las interacciones posibles son:
1. La repulsión par no enlazante - par no enlazante   (PNE-PNE).
2. La repulsión par no enlazante - par enlazante        (PNE - PE).
3. La repulsión par enlazante - par enlazante             (PE - PE).
Teniendo en cuenta  los aspectos ante señalados :
- tipos de pares de electrones (pares de enlace / pares libre)
- tipos de interacciones repulsivas ( PNE-PNE / PNE - PE / PE - PE )
entonces; cualquier molécula se puede expresar en términos generales como:  ABnEm 
donde ;  A es el átomo central   , B los átomos periféricos o ligandos , E par de electrones libres sobre el átomo central, n  ym son números enteros que indican el número de átomos que rodea al átomo central y el número de pares libres sobre el átomo central , respectivamente.

Una molécula con un átomo central que cumpla la regla del octeto tendrá cuatro pares de electrones en su capa de valencia. Si los cuatro pares son enlazantes los átomos enlazados se dispondrán en los vértices de un tetraédro regular. Elángulo de enlace tetraédrico es de 109,5º.

Como se ha comentado la repulsión par no enlazante - par no enlazante (PNE-PNE) se considera más fuerte que la repulsión par no enlazante - par enlazante (PNE-PE), la cual es a su vez más fuerte que la repulsión par enlazante - par enlazante (PE-PE). Entonces, el ángulo que formen dos pares enlazantes será más pequeño que el formado por los pares (PNE-PE) y éste a su vez más pequeño que el formado por los pares (PNE-PNE).

En este sentido concuerda bastante bien con los datos experimentales. La explicación para justificar una mayor intensidad en la interacción PNE-PNE, y por tanto un ángulo de apertura mayor que en las demás interacciones, se basa en la mayor dispersión de la nube electrónica de los electrones alojados en los orbitales que no enlazan.

REGLAS ADICIONALES PARA LA PREDICCIÓN DE LA GEOMETRÍA MOLECULAR

• Las repulsiones ejercidas por los pares de enlace disminuyen al aumentar la electronegatividad de los átomos periféricos. Por ejempo, si se comparan el NH₃ con el NF₃, moléculas con el átomo central pertenecientes al mismo grupo, y misma geometría, (piramidal), los ángulos de enlace son, respectivamente : 106.6 º y 102.2 º. Téngase en cuenta que el F presenta una electronegatividad de 3,98, en la escala de Pauling, y el H de sólo 2,20.

• La formación de enlaces múltiples, (dobles) no afecta a la estereometría de la molécula, la cual está determinada fundamentalmente por los enlaces  y los pares de electrones libres.

• La repulsión entre pares de electrones no enlazantes de átomos con capas llenas es mayor que la repulsión entre pares de electrones pertenecientes a átomos con capas de valencia incompleta. Como se puede observar en la progresiva disminución de los ángulos de la secuencia de moléculas H₂S, H₂Se, H₂Te, H₂O .

• Cuando el átomo central presenta la capa de valencia incompleta, y uno o más orbitales libres vacíos, existe una tendencia a que los pares de electrones libres de los átomos periféricos se transfieran al primero, como ocurre en el BF₃. Los pares de electrones libres que rodean a los átomos de fluor pueden cederse al orbital p_z vacío del B.

• Cuando hay 5 ó 7 pares de electrones las posiciones no son completamente equivalentes. Por ejemplo, en una molécula con geometría de bipirámide trigonal (5 pares), como es el caso del PF₅ se pueden distinguir posiciones axiales y posiciones ecuatoriales.

TREPEC  FRENTE  A  OTRAS  TEORIAS
La TREPEV se compara y se contrasta con:
- La teoría del enlace de la capa de valencia, la cual determina la forma de la geometría molecular a través de los orbitales que son energéticamente accesibles para enlazar.
-La Teoría Orbital Molecular se concentra más en la formación de enlaces Sigma y Pi. Es un modelo más sofisticado para entender cómo los átomos y electrones se ensamblan en moléculas e iones poliatómicos.
-El Método Axe es comúnmente usado para encontrar la geometría de las moléculas siguiendo la teoría TREPEV.


EJEMPLOS

El metano (CH4) es tetrédrico porque hay cuatro pares de electrones. Los cuatro átomos de hidrógeno están posicionados en los vértices de un tetrédro, y el ángulo de unión es de 109,5º . Esto es una molécula del  AB4  donde A es el átomo central (Carbono) y B representa a los átomos periféricos (Hidrógenos).

El amoníaco (NH3) tiene tres pares de electrones involucrados en la unión, pero hay un par suelto de electrones en el átomo de Nitrógeno. No está unido a ningún otro átomo, aún así influencia a la geometría a través de las repulsiones. Sólo hay tres átomos perféricos, esto es una molécula del tipo AB3E  porque el par de electrones libres es representado como E. La geometría molecular de la molécula es un pirámide trigonal .
Otros ejemplos:
AB2E0 : linel = BeCl2 , HgCl2 , CO2
AB2E1 : angular = SO2 , O3 , NO₂⁻
AB2E2 : angular = H2O , OF2
AB2E3 : lineal    = XeF2 , I₃⁻
AB3E0 : triangular plana = BF3 , SO3 , CO₃²⁻, NO₃⁻
AB3E1 : pirámide trigonal = NH3 , PCl3
AB3E2 : forma de T = ClF3 , BrF3A
AB4E0 : tetraédrica = CH4  , CHCL3 , PO₄³⁻, SO₄²⁻,   ClO₄⁻
AB4E1 : balancín = SF₄
AB4E2 : cuadrada plana = XeF₄
AB5E0 : bipirámide trigonal = PCl₅
AB5E1 : pirámide cuadrada = ClF₅, BrF₅
AB6E0 : octaédrica = SF₆
AB6E1 : pirámide pentagonal = XeOF—5
AB7E0 : bipirámide pentagonal = IF₇

_{Fuentes: http://triplenlace.files.wordpress.com/2013/12/image19.png}