Ossidoriduzione è un termine molto particolare della chimica che si riferisce a tutte quelle reazioni nelle quali si ha un passaggio di elettroni da una specie chimica ad un’altra. Ossidoriduzione o più precisamente reazione Redox è una reazione che comporta il cambiamento della carica di elettroni di un atomo, per acquisizione o perdita. Si tratta di una reazione di interscambio fra atomi, un processo chimico che è alla base della generazione di energia. e bilanciamento. Il nome stesso definisce le due reazioni che lo compongono:
- Ossidazione – un aumento di ossidazione dovuta alla cessione di elettroni
- Riduzione – una diminuzione di ossidazione dovuto all’acquisizione di elettroni da parte dell’altra sostanza chimica
Meccanismi di reazione
I meccanismi di reazione possono essere di due tipi:
- Chimico
- Elettrochimico
Nella reazione chimica vengono messe a contatto le due specie chimiche, quella che si riduce e quella che si ossida, in questo modo si ottiene una reazione che avviene in un’unica fase e si definisce reazione in fase omogenea.
Nella reazione elettrochimica vengono separate le due sostanze che devono scambiare elettroni. Gli elettroni vengono fatti passare attraverso un conduttore che collega i comparti che contengono le due sostanze chimiche. La reazione avviene quindi in fase eterogenea. La reazione in fase eterogenea con interfaccia elettrodo-elettrolita, è costituita da differenti stadi di reazione che sono:
- Trasferimento di massa
- Assorbimento di reagenti
- Trasferimento di carica
- Trasferimento di massa
- Cristallizzazione sulla superficie dell’elettrodo
- Reazioni secondarie
Applicazioni
Le reazioni di ossidoriduzione costituiscono la base essenziale di moltissimi processi biochimici fondamentali per la vita stessa come la respirazione. Vengono inoltre utilizzati per la produzione di composti chimici e nell’ambito della chimica elettroanalitica. Inoltre là dove è necessario è possibile intercettare il flusso degli elettroni andando a creare corrente elettrica continua, il principio che agisce per la pila. La reazione di ossidoriduzione può avvenire spontaneamente come interscambio fra sostanze o essere indotta ed in questo caso, forzando il processo in senso inverso, si ottiene energia chimica.
Applicazione per il riscaldamento
L’ossidoriduzione è alla base della creazione dei sistemi di riscaldamento a pannelli radianti, che funzionano attraverso l’ossidazione catalitica del gas emettendo calore sotto forma di energia infrarossa .
La reazione avviene fra il gas che fluisce all’interno di strutture apposite che sono i bruciatori, e l’ossigeno dell’atmosfera dell’ambiente. Il contatto diretto dei due reagenti, definiti combustibile e comburente, determina l’ossidazione del gas e quindi la produzione di energia termica. La reazione che produce calore sotto forma di raggi infrarossi è definita esotermica .
L’ossidazione del gas in questo modo avviene senza presenza di fiamma viva, poiché l’ossidoriduzione si svolge ben al di sotto della temperatura di innesco del combustibile. L’ossidoriduzione garantisce quindi la totale sicurezza della reazione anche in ambienti con atmosfere potenzialmente esplosive.
L’ossidoriduzione del gas genera esclusivamente anidride carbonica e vapore acqueo evitando quindi qualsiasi emissione di monossido di carbonio, ossidi di azoto e quindi risulta essere una tecnica rispettosa dell’ambiente e dei criteri di salvaguardia della salute.
L’ossidoriduzione utilizzata per la produzione di infrarossi risulta essere quindi una soluzione ecocompatibile anche in termini di riduzione di utilizzo di solventi e quindi di impatto dannoso a livello respiratorio. Le reazioni di ossidoriduzione sono fondamentali proprio perché permettono di produrre energia e calore ad impatto estremamente basso per ambiente e salute.
Non da ultimo permettono, soprattutto a livello di sistemi di riscaldamento, grandi risparmi energetici con un riciclo costante di energia. Il processo chimico quindi viene in sostegno di una nuova sensibilità nei confronti dell’ambiente e della qualità della vita, oltre che di una maggiore efficienza energetica.