Una atmósfera reductora es una condición atmosférica en la que se previene la oxidación por la ausencia de oxígeno y otros gases o vapores oxidantes, y que puede contener gases reductores activos como hidrógeno , monóxido de carbono , metano y sulfuro de hidrógeno que se oxidarían fácilmente para eliminar cualquier resto libre. oxígeno. Aunque la Tierra primitiva había tenido una atmósfera prebiótica reductora antes del eón Proterozoico , a partir de hace aproximadamente 2.500 millones de años a finales del período Neoarqueano , la atmósfera de la Tierra experimentó un aumento significativo de oxígeno que pasó a una atmósfera oxidante con un excedente de oxígeno molecular ( dioxígeno) . , O 2 ) como agente oxidante primario .
La principal misión de la fundición de hierro es la conversión de óxidos de hierro (minerales de hierro purificados) en hierro metálico. Esta reducción generalmente se efectúa utilizando una atmósfera reductora que consiste en una mezcla de gas natural , hidrógeno (H 2 ) y monóxido de carbono . El subproducto es dióxido de carbono . [1]
En el procesamiento de metales, se utiliza una atmósfera reductora en hornos de recocido para relajar las tensiones del metal sin corroerlo. Normalmente se utiliza un gas no oxidante, normalmente nitrógeno o argón , como gas portador, de modo que se pueden utilizar cantidades diluidas de gases reductores. Normalmente, esto se logra mediante el uso de productos de combustión de combustibles y adaptando la proporción de CO:CO 2 . Sin embargo, otras atmósferas reductoras comunes en las industrias de procesamiento de metales consisten en amoníaco disociado, vacío y/o mezcla directa de gases apropiadamente puros de N2 , Ar y H2 . [2]
También se utiliza una atmósfera reductora para producir efectos específicos en la cerámica que se cuece. Se produce una atmósfera reductora en un horno alimentado con combustible reduciendo el tiro y privando al horno de oxígeno. Este nivel disminuido de oxígeno provoca una combustión incompleta del combustible y eleva el nivel de carbono dentro del horno. A altas temperaturas, el carbono se unirá y eliminará el oxígeno de los óxidos metálicos utilizados como colorantes en los esmaltes. Esta pérdida de oxígeno da como resultado un cambio en el color de los vidriados porque permite que los metales del vidriado se vean en forma no oxidada. Una atmósfera reductora también puede afectar el color de la pasta de arcilla. Si hay hierro presente en el cuerpo de arcilla, como ocurre en la mayoría de los gres , también se verá afectado por la atmósfera reductora.
En la mayoría de los incineradores comerciales , se crean exactamente las mismas condiciones para fomentar la liberación de humos que contienen carbono. Estos humos luego se oxidan en túneles de requemado donde se inyecta oxígeno progresivamente. La reacción de oxidación exotérmica mantiene la temperatura de los túneles de requemado. Este sistema permite emplear temperaturas más bajas en la sección del incinerador, donde los sólidos se reducen volumétricamente.
Se especula ampliamente que la atmósfera de la Tierra primitiva se estaba reduciendo. El experimento de Miller-Urey , relacionado con algunas hipótesis sobre el origen de la vida, implicó reacciones en una atmósfera reductora compuesta por una atmósfera mixta de metano , amoníaco y sulfuro de hidrógeno . [3] [4] Algunas hipótesis sobre el origen de la vida invocan una atmósfera reductora compuesta de cianuro de hidrógeno (HCN). Los experimentos muestran que el HCN puede polimerizarse en presencia de amoníaco para dar una variedad de productos, incluidos aminoácidos . [5] El mismo principio se aplica a Marte , Venus y Titán .
Se sospecha que las cianobacterias son los primeros fotoautótrofos que desarrollaron la fotosíntesis oxigénica , que durante la segunda mitad del eón Archaen finalmente agotó todos los reductores en los océanos, la superficie terrestre y la atmósfera de la Tierra, aumentando gradualmente la concentración de oxígeno en la atmósfera, cambiándola a lo que es. conocida como atmósfera oxidante. Este aumento de oxígeno condujo inicialmente a una edad de hielo de 300 millones de años que devastó la biosfera entonces predominantemente anaerobia , obligando a las colonias anaeróbicas supervivientes a evolucionar hacia alfombras microbianas simbióticas con los aerobios recién evolucionados . Algunas bacterias aeróbicas eventualmente se volvieron endosimbiontes dentro de otras anaerobias (probablemente arqueas ), y la simbiogénesis resultante condujo a la evolución de un linaje de vida completamente nuevo: los eucariotas , que aprovecharon la respiración aeróbica mitocondrial para impulsar sus actividades celulares, permitiendo que la vida prosperara. y evolucionar hacia formas cada vez más complejas. [6] El aumento de oxígeno en la atmósfera también creó eventualmente la capa de ozono , que protegió la dañina radiación ultravioleta ionizante que de otro modo habría fotodisociado el agua superficial y habría hecho imposible la vida en la tierra y la superficie del océano.
En contraste con la supuesta atmósfera reductora temprana, existe evidencia de que los niveles de oxígeno atmosférico del Hadeano eran similares a los actuales. [7] Estos resultados sugieren que los componentes básicos prebióticos fueron entregados desde otras partes de la galaxia. Sin embargo, los resultados no contradicen las teorías existentes sobre el viaje de la vida desde los organismos anaeróbicos a los aeróbicos. Los resultados cuantifican la naturaleza de las moléculas de gas que contienen carbono, hidrógeno y azufre en la atmósfera más temprana, pero no arrojan luz sobre el aumento mucho más posterior del oxígeno libre en el aire. [8]