QUÍMICA

PROCESOS QUÍMICOS

mercerización es un tratamiento para el hilo y los tejidos de algodóny cáñamo que les otorga un acabado brillante. Los tejidos e hilos resultantes se denominan algodón o cáñamo mercerizado.

Este tipo de hilos y tejidos suelen usarse para crochet y ganchillo, aunque se emplean en múltiples prendas de ropa.

Historia[editar]

Este proceso fue desarrollado en 1844 por John Mercer, científico textil nacido en Great Harwood, Lancashire, Inglaterra, al tratar fibras de algodón con hidróxido de sodio. A resultas del tratamiento, las hebras de algodón se hinchaban, lo que en la versión de Mercer del proceso reducía el tamaño total del tejido, aumentando su resistencia y facilitando su tintado posterior.

El proceso no se hizo popular hasta que H. A. Lowe desarrollara su forma moderna en 1890. Al mantener el algodón sujeto para evitar que encogiera, Lowe descubrió que la fibra adquiría un acabado lustroso.¹​²​

Proceso[editar]

La mercerización altera la estructura química de la fibra de algodón, convirtiendo la celulosa-alfa inicial en una estructura polimorfa de celulosa-beta, termodinámicamente más favorable. El mercerizado tiene por consecuencia la hinchazón de las paredes celulares de la fibra; esto incrementa la superficie total de la fibra y su reflectancia, otorgando más brillo y un tacto más suave al hilo y tejido resultantes.³​

Hilo[editar]

El método de producción moderno para el algodón mercerizado consiste en el baño del hilo de algodón, o hilo de poliéster con cobertura de algodón, en una solución de hidróxido de sodio que luego se neutraliza con un baño ácido. Este tratamiento mejora el lustre, la afinidad al tinte y la resistencia al moho, pero también favorece la formación de bolas de pelusa. El algodón de fibra larga responde mejor a la mercerización.

mordentado puede hacer referencia a algún proceso físico o químico como los siguientes:

• Proceso de preparación del mordiente que se utiliza para la fijación de un colorante sobre una tela o fibra.

• Proceso de limpieza de superficies, en la mayoría de los casos metal, por abrasión de capas de óxido superficiales o capas pasivas. Mordentados se hacen por inmersión en soluciones ácidas o alcalinas o por medio de tratamientos de plasma-ionización (Plasma-mordentado) con un gas de proceso adecuado. Ejemplos de aplicaciones con plasma-mordentado en la microelectrónica, en metales con óxido superficial así como en plásticos con mala adhesión (como el PTFE) son Silicio, SiO2 y Si4N3.

 operación unitaria a cualquier proceso físico de transformación donde puede existir un intercambio de energía del tipo físico, de una materia prima en otro producto de características diferentes.

Se entiende que los procesos de transformación en general y las operaciones unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines.

Esta transformación puede realizarse de distintas formas: modificando la masa o composición del cuerpo primario ya sea mezclándolo, separándolo o haciéndolo reaccionar químicamente; modificando la calidad de la energía que posee el cuerpo en cuestión, ya sea por enfriamiento, vaporización, aumento de presión; modificando las condiciones relativas a la cinética del cuerpo primario, ya sea aumentando o disminuyendo su velocidad o modificando la dirección que tiene en el espacio.¹​

De hecho, los cambios mencionados son los únicos cambios posibles que un cuerpo puede experimentar. Un cuerpo está absolutamente definido cuando están especificadas:

• la cantidad de materia y su composición;

• la energía total (cualquiera que sea el tipo de energía) de que el cuerpo esté dotado;
• los componentes de dirección y velocidad de que está animado.

Lo descrito está basado experimentalmente y soportado matemáticamente por las leyes de la conservación:

• ley de la conservación de la materia
• ley de la conservación de la energía
• ley de la conservación de la cantidad de movimiento

Las operaciones unitarias son comunes en los procesos industriales, sean químicos, físicos o biológicos y se refieren a las etapas individuales y diferenciables entre sí, en que pueden ser divididos tales procesos.

agente oxidante o comburente es un compuesto químico que oxida a otra sustancia en reacciones electroquímicas o de reducción-oxidación. En estas reacciones, el compuesto oxidante se reduce.

Básicamente:

• El oxidante se reduce, gana electrones.
• El reductor se oxida, pierde electrones.
• Todos los componentes de la reacción tienen un estado de oxidación.
• En estas reacciones se da un intercambio de electrones.

Ejemplo de reacción redox[editar]

La formación del óxido de hierro es una clásica reacción redox:

${\displaystyle 4Fe(s)+3O_{2}(g)\to 2Fe_{2}O_{3}(s)}$

En la ecuación anterior, el átomo de hierro (Fe) tiene un número de oxidación 0 y al finalizar la reacción su número de oxidación es +3. El átomo de oxígeno empieza con un número de oxidación 0 y al final su número de oxidación es de -2. Las reacciones anteriores pueden entenderse como dos semirreacciones simultáneas:

1. Semirreacción de oxidación: ${\displaystyle 4Fe(s)\to 2Fe_{2}O_{3}(s)+12e^{-}}$
2. Semirreacción de reducción: ${\displaystyle 3O_{2}(g)+12e^{-}\to 2Fe_{2}O_{3}(s)}$

El hierro(II) se ha oxidado debido a que su número de oxidación se ha incrementado y actúa como agente reductor, transfiriéndole electrones al oxígeno, el cual disminuye su número de oxidación (se reduce) aceptando los electrones del metal.

Significados alternativos[editar]

Debido a que la reacción de oxidación está tan extendida (explosivos, síntesis química, corrosión), el término oxidante ha pasado a adquirir múltiples significados.

En una definición, el oxidante recibe electrones de un reactivo. En este contexto, el oxidante se denomina aceptor de electrones. Un oxidante clásico es el ion ferrocenio [Fe(C₅H₅)₂]⁺, el cual puede aceptar un electrón y transformarse en ferroceno Fe(C₅H₅)₂. El mecanismo de transferencia electrónica es de gran interés, y puede ser descrito como de esfera interna o externa.

En otra acepción más coloquial, el oxidante transfiere átomos de oxígeno al sustrato. En este contexto, el oxidante puede ser descrito como un agente oxigenante o un agente de transferencia de átomos de oxígeno. Algunos ejemplos son el anión permanganato MnO₄^-, el cromato CrO₄^- y el tetróxido de osmio, OsO₄. Nótese que todos estos compuestos son óxidos, más concretamente polióxidos. En algunos casos, estos óxidos pueden utilizarse como aceptores de electrones, como en la reacción de conversión de permanganato MnO₄^- a manganato MnO₄^2-.

Oxidante en la combustión[editar]

En la combustión, al oxidante también se le llama comburente. Un comburente es cualquier sustancia que en ciertas condiciones de temperatura y presión puede combinarse con un combustible, provocando así una combustión. Actúa oxidando al combustible y por lo tanto siendo reducido por este último.

El comburente por antonomasia es el oxígeno atmosférico, O₂ , o dioxígeno, que se encuentra normalmente en el aire con una concentración porcentual en volumen aproximada del 21 %. Todos los comburentes tienen en su composición oxígeno disponible, ya sea en forma de oxígeno molecular, como se ha dicho, o bien como oxígeno que ceden en el momento de la combustión.

Para que se produzca la combustión es necesaria la presencia de una proporción mínima de dioxígeno, que por regla general va de un 15 % hasta, en casos extremos, un 5 %.

En situaciones en donde no hay oxígeno atmosférico, o en donde se desea una combustión muy fuerte y energética, se puede usar dioxígeno gaseoso o líquido, como es en el caso de los cohetes usados en los transbordadores espaciales, o bien diversos tipos de comburentes compuestos. Por ejemplo, en la combustión de la pólvora dentro de un cartucho, el oxígeno es aportado por una sal de un oxiácido, como el nitrato de potasioo el clorato de potasio.

El término comburente se usa por extensión a cualquier medio en el que es posible la ignición o combustión,^{[cita requerida]} siendo uno de los lados del diagrama de Ostwald.

Agentes oxidantes comunes[editar]

• Hipoclorito y otros hipohalitos como las lejías.
• diyodo y otros halógenos.
• Clorito, clorato, perclorato y compuestos halógenos análogos.
• Sales de permanganato, como el permanganato de potasio (KMnO₄).
• Compuestos relacionados con el cerio (IV).
• Compuestos cromados hexavalentes, como el ácido crómico, el ácido dicrómico y el trióxido de cromo, clorocromato de piridinio (PCC) y cromatos/dicromatos.
• Peróxidos, como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂) o agua oxigenada.
• Reactivo de Tollens.
• Sulfóxidos.
• Ácido persulfúrico
• Ozono
• Tetróxido de osmio (OsO₄).
• Dióxido de plomo (PbO₂).

Agentes oxidantes y sus productos de oxidación[editar]

Agente	Producto
O2 oxígeno	Varios, incluyendo óxidos, H2O, o CO2
O3 ozono	Varios,	F–
Cl2 cloro	Cl–
Br2 bromo	Br–
I2 yodo	I–
ClO– hipoclorito	Cl–
ClO3– clorato	Cl–
HNO3 ácido nítrico	NO óxido nítrico, NO2 dióxido de nitrógeno
Cromo hexavalente	Cr3+
MnO4– permanganato	Mn2+ (ácido) or MnO2 (básico)
H2O2, otros peróxidos	Varios, incluyendo óxidos como el H2O

óxido negro o ennegrecimiento a un recubrimiento por conversión que se utiliza en materiales ferrosos, cobre y aleaciones a base de cobre, zinc, metales obtenidos mediante pulvimetalurgia, y soldadura de plata.¹​²​ Se lo utiliza para proveer una cierta capacidad limitada de resistencia a la corrosión y cambiar el aspecto.³​⁴​ Para otorgarle máxima resistencia a la corrosión el óxido negro debe estar impregnado en aceite o cera.⁵​ Una de sus ventajas con respecto a otros recubrimientos es que prácticamente no se producen acumulaciones de material en la superficie.

Materiales ferrosos[editar]

Óxido negro caliente[editar]

Se utiliza un baño caliente de hidróxido de sodio, nitratos, y nitritos,⁵​ a 140 °C⁶​ para convertir la superficie del material en magnetita (Fe₃O₄).³​ Se debe agregar agua en forma periódica al baño, mediante procedimientos apropiados de manera de evitar se produzcan explosiones de vapor. En varias ocasiones la explosión de estos baños cáusticos ha resultado en la muerte de operarios, lo que lo convierte en un proceso peligroso que debe ser realizado con precaución.

La técnica de óxido negro caliente más utilizada y más antigua es la descripta en el estandard MIL-DTL-13924, que comprende cuatro clases de procesos para diferentes sustratos. Otras especificaciones son las del AMS 2485, ASTM D769, y ISO 11408.

Óxido negro frío[editar]

El óxido negro frío se aplica a temperatura ambiente. No es un recubrimiento de óxido por conversión, sino un depósito de un compuesto de cobre-selenio. Este recubrimiento produce un color similar al del óxido negro caliente, pero se desprende muy fácilmente de la superficie y no provee protección contra la corrosión.

Cobre[editar]

El óxido negro para cobre, a veces designado por su designación comercial Ebonol C, convierte la superficie del cobre en óxido cúprico. Para que el proceso funcione la superficie debe tener por lo menos un contenido de 65% en cobre; en superficies que poseen menos del 90% de cobre se debe primero pretratar la superficie con un tratamiento activador. El recubrimiento final es químicamente estable y muy adherente. Es estable para temperaturas de hasta 200 °C; por encima de dicha temperatura el recubrimiento se degrada a causa de que se oxida el cobre del sustrato. Para aumentar la resistencia a la corrosión la superficie puede ser aceitada, laqueada, o encerada. Se lo utiliza también como un tratamiento previo al pintado o esmaltado. La terminación superficial por lo general tiene un aspecto mate, pero se le puede dar brillo recubriéndola con un esmalte brillante transparente.⁷​

A escala microscópica se forman dendritas en la superficie del recubrimiento, que atrapan la luz y aumentan el coeficiente de absorción. Debido a esta propiedad el recubrimiento es utilizado en la industria espacial para rechazar la luz.⁷​

Zinc[editar]

El óxido negro de zinc también se lo conoce por su designación comercial Ebonol Z.