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Professor: Operador Wellington Santos E-mail: cpwspetrobras@gmail.com Tel.: 21 98248-4573 Oxirredução Oxirredução: troca de elétrons e balanceamento O que é oxirredução? Segundo os princípios químicos, a oxirredução acontece quando uma reação desencadeia troca de elétrons entre átomos. Para isso, o número de oxidação (NOx) dos componentes também é alterado e, por padrão, os produtos e reagentes devem apresentar igualdade entre as partículas perdidas e recebidas. A redução é o processo em que os átomos em questão recebem elétrons de outras substâncias; A oxidação, por sua vez, acontece quando o átomo perde elétrons no sistema químico; As reações de oxirredução são aquelas em que os dois processos acontecem simultaneamente: os elétrons partem do material oxidado para o material reduzido. Oxidação Como citado anteriormente, um composto oxidado é aquele que perde elétrons na reação. Nesse caso, ele será chamado de agente redutor — é o “sujeito” responsável por enviar partículas negativas para o elemento reduzido. Quanto ao NOx, ele sofrerá um aumento equivalente aos número de elétrons transferidos. Isso se justifica porque perder partículas negativas faz com que o NOx seja mais positivo, ou seja, o NOx aumenta. Redução De modo oposto, as reações de redução acontecem pelo recebimento de elétrons. Perceba que esse ganho eletrônico é quem possibilita a oxidação do outro material, por isso o composto reduzido é chamado de agente oxidante. O NOx de um átomo reduzido diminui. Isso acontece porque o recebimento de elétrons negativos faz com que o número de oxidação fique ainda mais negativo. Bizu: Perdeu elétrons -> NOX AUMENTOU -> OXIDOU Ganhou elétrons -> NOX DIMINUIU -> REDUZIU OBS: Elétron tem carga negativa. Balanceamento de equações O primeiro passo, então, é determinar o NOx de cada átomo nas substâncias; Depois, é necessário observar os elementos que sofreram alterações nos NOx quando comparados entre reagentes e produtos; Nessa etapa é importante considerar o número de átomos presentes no composto de maior atomicidade, multiplicar pelo número de elétrons trocados e, com isso, calcular a variação do NOx (Δ) deles; A variação do NOx de oxidação (Δoxi) será coeficiente do elemento reduzido; A variação do NOx de redução (Δred) será coeficiente do elemento oxidado; Deve-se colocar o primeiro coeficiente do balanceamento no elemento que tiver o maior índice de atomicidade. Se nos dois lados da equação, o elemento que sofre oxirredução tiver a mesma atomicidade, colocar o coeficiente no membro que tiver mais espécies químicas diferentes. O balanceamento prosseguirá por tentativas (Regra do MACHO). Exemplo: Confira agora uma aplicação prática desse método, com a reação a seguir: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2+ H2O O NOx de cada átomo nas substâncias segue a seguinte disposição: K+1Mn+7O4 -2 + H+1Cl-1 → K+1Cl-1 + Mn+2Cl2 -1 + Cl2 0 + H2 +1 O-2 Perceba que os átomos de manganês e o átomo de cloro sofreram alterações em seu número de oxidação; KMn+7O4 + HCl-1 → KCl + Mn+2Cl2 + Cl2 0 + H2O No manganês (Mn) o NOx é alterado de +7 para +2, de forma que sofreu uma diminuição no valor. Com isso, sabemos que o manganês está sujeito ao processo de redução química. Como há apenas um átomo de Mn em cada composto, pode-se dizer que Δred= maior número de átomos do elemento . |NOx final – NOx inicial| Δred=1.|2-7| Δred=1.5 Δred=5 Por outro lado, o NOx do cloro (Cl) varia de -1 para 0. Conforme a disposição dos números inteiros, isso indica um aumento do número de oxidação, característica de elementos oxidados. No caso do cloro, o composto Cl2 possui dois átomos do elemento, por isso a variação será dada por: Δoxi= maior número de átomos do elemento . |NOx final – NOx inicial| Δoxi=2.|0-(-1)| Δoxi=2.1 Δoxi=2 Com essas informações em mão, é necessário utilizar o Δoxi=2 como coeficiente do elemento reduzido, ou seja: KMnO4 + HCl → KCl + 2 MnCl2 + Cl2 + H2O Por sua vez, é possível determinar que o Δred=5 será coeficiente do elemento oxidado, que é o cloro. De forma que será priorizado o lado da reação que apresenta mais átomos de cloro: KMnO4 + HCl → KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + H2O Para prosseguir o balanceamento, utilizam-se os cálculos matemáticos simples que equilibrem o processo reacional: Observa-se que existem 2 átomos de manganês como produto, por isso deve-se adicionar 2 como coeficiente do permanganato de potássio 2 KMnO4 + HCl→ KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + H2O Com a alteração no coeficiente dos reagentes, o número de átomos de potássio nos produtos deve ser dobrado: 2 KMnO4 + HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + H2O Consideradas as alterações de coeficientes nos produtos, nota-se um total de 16 átomos de cloro. Isso indica que o coeficiente do ácido clorídrico deve ser igual a 16, equilibrando os átomos desse elemento: 2 KMnO4 + 16 HCl→ 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + H2O Por fim, o número de átomos de oxigênio e hidrogênio nos produtos deve se igualar ao de reagentes. Com 8 moléculas de água, teremos os 16 átomos de H e 8 átomos de O2. 2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O