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Reação de Oxi-Redução Universidade Federal Rural do Semi-Ário –UFERSA Disciplina:Química Aplicada Profo :Alessandro Alisson E-mail:alessandro.lemos@ufersa.edu.br As reações de Oxi-Redução ou Redox são de grande importância na química.Elas podem ser encontradas no nosso cotidiano e em alguns processos. Combustão; Corrosão; Fotossíntese; No metabolismo dos alimentos; Extração de Metais de minérios. - O processo de enferrujamento do ferro; - A queima (combustão) de combustíveis nos veículos; - O funcionamento de pilhas e baterias, que movimentam as calculadoras, carros, brinquedos, rádios, televisões e muitas outras coisas. Dentro do estudo de reações de oxidação de redução é de suma importância mencionar o número de oxidação. Número de Oxidação (Nox) indica o número de elétrons que um átomo ou íon perde ou ganha para adquirir estabilidade química. É o aumento do nox de uma entidade química (átomo ou íon) pela perda de elétrons. Uma vez que essa entidade química doa seus elétrons para outra, ela provoca uma redução e, por isso, a substância em que ela se encontra é dita um agente _________ ou substância redutora. Redutor OXIDAÇÃO É a redução do nox de uma entidade química pelo ganho de elétrons. Uma vez que essa entidade química recebe elétrons de outra, ela provoca uma oxidação e, por isso, a substância em que ela se encontra é dita um agente _____________ ou substância oxidante. Oxidante REDUÇÃO Resumindo: ● Oxidação é a perda de elétrons; ● Redução é o ganho de elétrons. ● Reações de Oxirredução é definida como a transferência de elétrons. Observando a estrutura da matéria, as reações de oxidação e redução envolvem a transferência de elétrons entre os átomos. Contudo, sabe-se que a oxidação e a redução ocorrem juntas na mesma reação química . Como exemplo deste fenômeno temos: O Magnésio (Mg) sofrendo oxidação (perdendo 2 elétrons) e o Oxigênio (O) sofrendo redução (ganhando 2 elétrons). MgOOMgOMg sss 2222 2 )( 2 )(2)( Aplicação: Fogos de artifício, produzindo faíscas branca,em munição traçadora. Quando um átomo: perde elétrons ele se oxida seu nox aumenta ganha elétrons ele se reduz seu nox diminui Quem se oxida é agente redutor e quem se reduz é agente oxidante. Uma reação semelhante acontece quando o magnésio reage com o cloro para produzir cloreto de magnésio: )(2)( 2 )()(2)( 2 sssgs MgClClMgClMg Outro exemplo é introduzirmos um fio de zinco (Zn) em uma solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4). Verificamos, após certo tempo, que ocorre a formação de um depósito de cobre e que a solução aos poucos, vai deixando de ser azul, que é característica dos íons Cu2+. Zn(s) + Cu 2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) Podemos representar a reação pela seguinte equação química: Zn(s) + Cu +2 (aq) → Zn +2 (aq) + Cu(s) Assim, temos as seguintes semirreações: ● Semirreação de oxidação: Zn(s) → Zn +2 (aq)+ 2 elétrons ● Semirreação de redução: Cu+2(aq) + 2 elétrons → Cu(s) Estado de oxidação ou Número de oxidação Nº de oxidação (Nox) é a carga que surge quando os elementos estão combinados NaCl →Na+ +Cl- (sódio doou 1 e- e o cloro recebeu 1e-) H2 → H —H zero Quando a ligação for covalente e houver diferença de eletronegatividade irá também surgir uma carga, como por exemplo, a ligação entre H e Cl, o cloro é mais eletronegativo que o Hidrogênio; o cloro fica negativo pois puxa o par de elétrons com mais intensidade que o hidrogênio, que fica positivo.H+ Cl- Nosso objetivo agora é determinar o Nox através das regras que serão expostas a seguir. Vamos apresentar as regras para determinar o Nox. Regras para determinar o Nox 1) Toda substância simples Nox = zero 2) Substância composta * metais alcalinos ( Na e K) e Ag Nox = +1 * metais alcalinos terrosos (Mg e Ca) e Zn Nox = +2 * alumínio Nox= +3 * hidrogênio= +1 * oxigênio na maioria dos compostos Nox = -2 nos peróxiodos(O2) Nox= -1 (exemplo H2O2) * nas substâncias compostas ∑ Nox total = zero Na2CO3 Ex: carga total +2 +4 -6 = 0 3)Íons *Simples * Composto Fe3+ SO4 2- Nox = carga do íon ∑Nox total = carga do íon x -8 = -2 SO4 ? -2 Nox do enxofre=+6 Ex: * calcogênios (O, S) Nox= -2 * Halogênios (F, Cl, Br, I) Nox = -1 a 1) Substância Simples: ZERO (porque não há perda e nem ganho de elétrons). Exemplos: H2 NOX H = 0 Fe NOX Fe = 0 O3 NOX O = 0 2) Átomo como íon simples: Sua própria carga. Exemplos: Na+ NOX Na = 1+ S2- NOX S = 2- H+ NOX H = 1+ 3) Metais alcalinos à esquerda da fórmula: 1+ Exemplos: NaCl NOX Na = 1+ LiF NOX Li = 1+ K2S NOX K = 1+ 4) Metais alcalino-terrosos à esquerda da fórmula: 2+ Exemplos: CaO NOX Ca = 2+ MgS NOX Mg = 2+ SrCl2 NOX Sr = 2+ 5) Halogênios: 1- Exemplos: NaCl NOX Cl = 1- KF NOX F = 1- K2Br NOX Br = 1- 6) Calcogênios: 2- Exemplos: CaO NOX O = 2- ZnO NOX O = 2- MgS NOX S = 2- 7) Ag, Zn e Al: 1+, 2+, 3+ Exemplos: AgCl NOX Ag = 1+ ZnS NOX Zn = 2+ Al2S3 NOX Al = 3+ 8) Hidrogênio em composto: 1+ Exemplo: H2O NOX H = 1+ 9) Hidreto metálico (hidrogênio do lado direito da fórmula): 1- Exemplo: NaH NOX H = 1- 10) Oxigênio em composto (regra dos calcogênio): 2- Exemplo: H2O NOX O = 2- 11) Oxigênio com flúor: 1+ e 2+ Exemplos: O2F2 NOX O = 1+ OF2 NOX O = 2+ 12) Peróxidos (oxigênio + alcalino / alcalino terroso): 1- Exemplos: H2O2 NOX 0 = 1- Na2O NOX 0 = 1- Em substâncias compostas alguns elementos possuem Nox fixo. Para identificá-los podemos recorrer à famosa tabela periódica Regra Prática para o Nox Vamos analisar o que ocorreu na primeira reação com cada um dos elementos: 2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s) 0 0 +2 –2 Quando um elemento doa elétrons seu nº de oxidação aumenta, dizemos que ele sofreu uma oxidação Mg → Mg+2 0 +2 O nox aumentou doou elétrons oxidou Quando um elemento recebe elétrons seu nº de oxidação diminui,dizemos que ele sofreu um redução. O2 → O -2 0 -2 O nox diminuiu recebeu elétrons reduziu 2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s) Exemplo: 0 0 +2 -2 oxidou reduziu Quando uma substância encontra a outra, uma sofre redução e provoca na outra a oxidação. Por outro lado, a outra substância sofre oxidação e provoca a redução.Formando o que conhecemos por agente oxidante e agente redutor. AGENTE REDUTOR é a substância que contém o elemento que sofre oxidação,ou seja é a substância que provoca a redução. REDUTOR - Mg AGENTE OXIDANTE é a substância que contém o elemento que sofre redução,ou seja é a substância que provoca a oxidação OXIDANTE - O2 Exemplo 1: O enxofre é um sólido amarelo encontrado livre na natureza em regiões onde ocorrem fenômenos vulcânicos. As suas variedades alotrópicas são o rômbico e o monoclínico. Esse elemento participa de várias substâncias e íons, tais como: S8, H2S, SO2, H2SO4, H2SO3, SO3, SO4 2- e Al2(SO4)3. Exemplo 2: O ferro galvanizadoapresenta-se revestido por uma camada de zinco. Se um objeto desse material for riscado, o ferro ficará exposto às condições do meio ambiente e poderá formar o hidróxido ferroso. Nesse caso, o zinco, por ser mais reativo, regenera o ferro, conforme a reação representada abaixo: Calcule o número de oxidação e identifique o agente oxidante e o agente redutor Fe(OH)2 + Zn →Zn(OH)2 + Fe Exercícios 1) Determine o Nox do fósforo nas espécies PCl3, PCl5, H3PO4 2)Determine o número de oxidação do cloro nas substâncias: Cl2; HCl ; HClO; HClO2; HClO3; HClO4 3) Encontre o número de oxidação do enxofre e do nitrogênio em a)H2S ; b)NO3 -1 4) Identifique o número de oxidação do elemento em itálico nos seguintes compostos a) AlO2 -2 b)NO2 -1 c)SO3 -2 d) NiCl4 -2 e)BrF3 + 5)Identifique o agente oxidante e o agente redutor da reação )()(323)( 22 lsl CrOAlCrOAl
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