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1 Reações Redox Bibliografia com e-book disponível: ATKINS, Peter. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. Porto Alegre ArtMed 2018 - recurso online ISBN 9788582604625 (Ebook), tópico 6K https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582604625/cfi/478!/4/2@100:0.00 e/ou THEODORE L. BROWN; H. EUGENE LEMAY, Jr.; Bruce E. Bursten; Catherine J. Murphy; Patrick M. Woodward; Matthew W. Stoltzfus. Química: a ciência central, 13ª ed. Editora Pearson 2017 - ISBN 9788543005652 (Ebook), capítulo 20 https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/484/epub/0 REAÇÕES REDOX REAÇÕES REDOX Ácido-BaseReações de Formação de gás Reações de Precipitação REAÇÕES 1 2 2 Reações REDOX ou Oxidação-Redução Oxidação e Redução Termos relacionados à reações conhecidas a séculos Redução Transformação de minério em metal Redução de óxidos e sulfetos metálicos a metais 2CuO + C → CO2(g) + 2Cu Fogo Carvão vegetalTenorita Cobre metálico 3 4 3 Redução 2HgO → 2Hg + O2 Priestley (1733-1804) Lavoisier (1743-1794) Oxidação Combustão Antes da descoberta do elétron, oxidação era a reação entre um elemento e O2, havendo produção de um óxido 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) 4Fe(s) + O2(g) → 2Fe2O3(s) 5 6 4 Oxidação em Metais 4Fe (s) + 3O2 → 2Fe2O3 (s) Oxidação em Alimentos melanina PPO = enzima polifenol oxidase R OH + O2 Incolor R OH + O2 OH PPO PPO R O + O2 O Incolor Colorido 7 8 5 Oxidação de Fármacos Vitamina C Envelhecimento Teoria do Envelhecimento Devido ao Estresse Oxidativo (1954) Envelhecimento é o resultado de danos oxidativos causados por radicais livres gerados pelo metabolismo 9 10 6 Equilíbrio Redox Helmut Sies (1985) Oxidantes Antioxidantes .OH ONOO- O2 .- ROO.HOCl SOD Vit C GPxCat Vit E GSH TPx Equilíbrio Redox Estresse Oxidativo Helmut Sies (1985) Oxidantes Antioxidantes .OH ONOO- O2 .- ROO.HOCl 1O2 H2O2 .NO Fe2+RO . SOD Cat Vit E Estresse Oxidativo 11 12 7 Reações de Oxidação-Redução ou REDOX Nem todas as reações redox envolvem oxigênio Mas todas as reações REDOX envolvem transferência de elétron de um doador de elétron para um aceptor de elétron Doador de e- é oxidado Aceptor de e- é reduzido Reações de Oxidação-Redução ou REDOX Reações que envolvem transferência de elétrons elétrons não se encontram livres reações de oxidação e redução sempre ocorrem juntas Oxidação- Redução ou REDOX 13 14 8 Como Reconhecer Reação REDOX? Reações REDOX envolvem transferência de elétrons Reconhecer a substância que ganhou e a substância que perdeu elétrons Como? Procurar por variações no número de oxidação dos elementos, no curso da reação Número de Oxidação Número de Oxidação de um átomo em íon ou molécula é definido como a carga que um átomo tem, ou aparenta ter O número de oxidação não reflete a carga elétrica real sobre um átomo em um íon ou molécula O número de oxidação pressupõe que os átomos em íons ou moléculas são íons positivos e negativos, o que não é verdade H2O átomos de H não são H+ átomos de O não são O-2 Mas o número de oxidação do H é +1 e o do O -2 15 16 9 Número de Oxidação O número de oxidação é muito útil para: 1. Determinar se uma reação REDOX aconteceu de fato 2. Distinguir agentes de oxidação e redução 3. É uma forma de balancear equações de reações REDOX Regras para Atribuição do Número de Oxidação O número de oxidação para um íon: é a carga no íon. O número de oxidação para um átomo: é a carga hipotética que um átomo teria se fosse um íon. 1. Se o átomo estiver em sua forma elementar, o número de oxidação é zero. Por exemplo, Cl2, H2, P4, Cu, Ag. 2. Para um íon monoatômico, a carga no íon é o estado de oxidação. 3. Não-metais normalmente têm números de oxidação negativos: (a) O número de oxidação do O geralmente é –2. No íon peróxido, O22- (H2O2), o O tem número de oxidação de –1 (b) O número de oxidação do H é +1 quando ligado a não-metais (HCl, H2O) e –1 quando ligado a metais (CaH2) 4. A soma dos números de oxidação para o átomo é a carga na molécula (zero para uma molécula neutra). 17 18 10 Reações REDOX O Cu adicionado ao HCl produz a reação espontânea Cu(s) + 2H+(aq) Cu2+(aq) + H2(g) •O Cu é oxidado a Cu2+ enquanto o H+ é reduzido a H2 O H+ faz com que o Cu seja oxidado e é o agente da oxidação O Cu faz com que o H+ seja reduzido e é o agente da redução O AGENTE DA REDUÇÃO É OXIDADO O AGENTE DA OXIDAÇÃO É REDUZIDO Como Reconhecer Reação REDOX? Oxidação Redução Em termos do número de oxidação número de oxidação aumenta número de oxidação diminui Em termos de elétrons Perda de elétrons Ganho de Elétrons Em termos de oxigênio Ganho de átomo(s) de oxigênio(s) Perda de átomo(s) de oxigênio(s) 19 20 11 Balanceamento de Equações REDOX Lei da conservação de massa: a quantidade de cada elemento presente no início da reação deve estar presente no final. Conservação da carga: os elétrons não são perdidos nem criados em uma reação química. Semi-reações As semi-reações são um meio conveniente de separar reações de oxidação e de redução. Demonstração de Reação REDOX Cu0 em AgCl Cu0(s) + AgNO3(aq) Ag0(s) + Cu2+(aq) + NO3-(aq) Semi-reações Cu0(s) Cu2+(aq) + 2e- Ag+(aq) + e- Ag0(s) Cu0(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag0(s) Oxidação: os elétrons são produtos Redução: os elétrons são reagentes 22 2 2 2 2 21 22 12 Cobre em AgNO3 Link para o video original: https://www.youtube.com/watch?v=yO9sl60XAZo 23 24 13 Balanceamento de Reações REDOX Dicas para Balanceamento • Balanço do hidrogênio: usar H+/H2O se o meio for ácido e OH-/H2O se o meio for básico. NUNCA usar H para balancear hidrogênio. • Balanço do oxigênio: usar H2O ou OH-. NUNCA usar átomos de O, íons O-2 ou O2 para balancear oxigênio. • Nunca incluir H e OH na mesma equação. Uma solução ou é ácida ou básica (não pode ser ácida e básica simultaneamente. • O número de elétrons em uma semi-reação corresponde à variação do estado de oxidação do elemento que está sendo oxidado ou reduzido. • Elétrons NUNCA devem aparecer na equação global. • Incluir as cargas nas fórmulas dos íons. Balanceamento de Reações REDOX Qual é a equação química balanceada quando MnO4- é reduzido a Mn2+ (rosa claro) enquanto o C2O42- é oxidado a CO2 em meio ácido 1. Escreva as duas semi-reações. 2. Faça o balanceamento de cada semi-reação: –(a) Primeiro com elementos diferentes de H e O. –(b) Depois faça o balanceamento do O adicionando água. –(c) Depois faça o balanceamento do H adicionando H+. –(d) Termine fazendo o balanceamento de cargas adicionando elétrons. 25 26 14 Titulação REDOX Solução ácida de Na2C2O4 Solução de KMnO4 MnO4-(aq) + C2O42-(aq) Mn2+(aq) + CO2(g) MnO4-(aq) + C2O42-(aq) Mn2+(aq) + CO2(g) Semi-reações: Balanceamento da semi-reação de oxidação: Balanceamento da semi-reação de redução: União das semi-reações: 27 28 15 Série de Atividade SÉRIE DE ATIVIDADE: é uma lista de metais organizados em ordem decrescente pela facilidade de oxidação. Quanto mais no topo da tabela estiver o metal, mais facilmente ele será oxidado. Qualquer metal pode ser oxidado pelos íons dos elementos abaixo dele. Série de Atividade 29 30
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