Existe un debate sobre "cómo de reducida" era la atmósfera de la Tierra primitiva, y esta pregunta es mi intento de llegar a comprender lo que realmente significa esa frase. Como contexto, el Experimento de Miller-Urey produce una gran variedad de moléculas orgánicas complejas, pero se dice que requiere una atmósfera muy reductora para funcionar, y se discute si la atmósfera de la Tierra primitiva era lo suficientemente reductora como para que se produjeran procesos análogos. En última instancia, me gustaría entender qué tienen las atmósferas reductoras que permiten crear moléculas orgánicas complejas con tanta facilidad, pero el primer paso es entender qué significa realmente decir que una mezcla de gases es "más reductora" que otra.
Si algo puede ser más reductor que otra cosa, parece que $\ce{CH4}$ gas debería ser más reductor que $\ce{O2}$ por lo que estoy tratando de entender hasta qué punto se puede cuantificar. Sin embargo, actualmente estoy aprendiendo química por mi cuenta, y me cuesta ver las conexiones entre algunos de los conceptos. (Así que disculpas de antemano por la naturaleza incoherente de esta pregunta).
Me pareció que un punto de partida podría ser dibujar la reacción neta de la oxidación del metano:
Obviamente, si se suma el estado de oxidación total de cada átomo, se obtiene cero: el carbono se oxida, el oxígeno se reduce y el hidrógeno permanece igual. Esto debe ocurrir siempre en cualquier reacción (¿verdad?), ya que los electrones se conservan. Al principio esto me hizo pensar que tal vez no se puede decir que una cosa sea objetivamente "más reductora" que otra. Aunque, por supuesto, se puede hablar de su tendencia a la oxidación o a la reducción carbono Y tal vez a eso se refiere la gente cuando dice que una atmósfera es "reductora" u "oxidante".
Pero entonces me encontré con el concepto de potencial redox, que sí parece tratarse de cosas objetivamente más reductoras u oxidantes que otras. El problema es que las discusiones sobre el concepto que he encontrado en Internet parecen referirse a la "transferencia" de electrones de una molécula a otra. Pero en la reacción anterior, por lo que veo, los electrones no se transfieren del $\ce{O2}$ a la $\ce{CH4}$ sino que ambas moléculas se destruyen y se sustituyen por otras completamente diferentes. Así que me cuesta ver si el concepto de potencial redox puede aplicarse en este caso, o cómo.
Dada esta confusión, supongo que mis preguntas concretas son:
-
Cuando se habla de que una atmósfera es "más reductora" que otra, ¿se refiere al potencial redox o a otra cosa, como el grado en que la atmósfera reduce u oxida el carbono? Si se trata de esto último, ¿es algo que se puede cuantificar o es más bien un juicio subjetivo?; y
-
¿Qué relación existe entre los conceptos de potencial redox de una sustancia, por un lado, y los estados de oxidación de los átomos, por otro? ¿Puede aplicarse el concepto de potencial redox a gases como $\ce{CH4}$ y $\ce{O2}$ ?
