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Oxirredução Reações Redox • As reações redox formam a terceira das classes principais das reações químicas. • São extraordinariamente versáteis. • Uma classe muito grande de reações ocorre por transferência de elétrons de uma espécie para outra. • Aspectos fascinantes da química inorgânica derivam de mudanças nos estados de oxidação! A fotossíntese é um exemplo de reação de óxido-redução Outro exemplo é o metabolismo da glicose no organismo: Exemplo: • Reação entre Mg + O2, para produzir óxido de magnésio, usado em fogos de artifício. • Exemplo clássico! • Átomos de Mg sólido perdem e- para formar íons Mg+2 • Átomos de O molecular ganham e- para formar íon O -2 2 Mg (s)+ O2 (g) 2 Mg +2 (s) + O -2 (s) [2 MgO](s) • Reação semelhante ocorre em: Mg (s)+ Cl2 (g) Mg +2 (s) + 2 Cl - (s) [MgCl2](s) O padrão é o mesmo, fazendo sentido interpretar a 2º Reação como “oxidação” de Mg, mesmo que o oxigênio não esteja envolvido. Em ambos os casos ocorre a perda de elétrons do Mg e sua transferência para outro reagente. A transferência de elétrons de uma espécie para outra é hoje reconhecida como a etapa inicial da oxidação. Oxidação • Perda de elétrons, desconsiderando as espécies para as quais os elétrons migram. • Pode-se reconhecer a perda de elétrons observando o aumento da carga de uma espécie • Originalmente: - Extração de um metal de seu óxido, pela reação com H2, C ou CO. - Fe2O3 (s) + 3 CO (s) 2 Fe (l) + 3 CO2 (g) Redução • Os íons Fe +3 de Fe2O3 são convertidos em átomos Fe, com carga zero, ao ganhar elétrons para neutralizar as cargas positivas. • Redução: Um átomo ganha elétrons de outra espécie; sempre que a carga de uma espécie diminui ( Fe+3 para Fe0 ). 2 NaBr (s) + Cl 2 (g) 2 NaCl (s) + Br2 (l) A carga do cloro diminui de 0 (Cl2) à -1 (Cl -), assim o cloro se reduziu. Os elétrons são partículas reais e não podem ser “perdidas”, portanto: Sempre que em 1 reação, uma espécie oxida, outra tem de se reduzir! Oxidação é a perda de elétrons; Redução é o ganho de elétrons. A reação Redox é a combinação de Oxidação e Redução. 1. Identifique as espécies oxidadas e reduzidas. 3 Ag + (aq) + Al (s) 3 Ag (s) + Al +3 (aq) 2 Cu+ (aq) + I2 (s) 2 Cu +2 (aq) + 2 I – (aq) Números de Oxidação • Para reconhecer as reações redox é preciso decidir se os elétrons migraram de uma espécie à outra. • Espécies Monoatômicas: Fácil identificação. • Cada elemento possui um “ número de oxidação”, que é definido como: • A oxidação corresponde ao aumento no número de oxidação. • A redução corresponde à diminuição no número de oxidação. • Uma reação redox, é qualquer reação na qual os números de oxidação se alteram. • O número de oxidação de um elemento em um íon monoatômico é igual a sua carga. • O nº de oxidação do Magnésio é +2 nos íons Mg +2. • O nº de oxidação do Cloro é -1 nos íons Cl-. **** O nº de oxidação de um elemento na forma elementar é zero. Metal Mg = nox 0. Cloro na molécula Cl2 = nox 0. • Quando o magnésio se combina com o cloro, os números de oxidação mudam: Mg (s) + Cl 2 ( g) Mg Cl2 (g) 0 0 . (2) +2 2. (-1) 2 NaBr (s) + Cl2 (g) 2 NaCl (s) + Br2 (l) 2. (+1 -1) 2. (0) 2. ( +1 -1) 2. (0) Íons sódio não se alteram Cl se reduz Br se oxida • O estado de oxidação é a condição real de uma espécie com um dado nº de oxidação. • Então um elemento tem um certo nº de oxidação e está no estado de oxidação correspondente. Mg +2 está no estado de oxidação +2, neste estado, o magnésio tem número de oxidação +2. Como atribuir os números de oxidação OBS: +1 quando combinado com não-metais e -1 em combinação com metais. OBS: Exceções: peróxidos: (O2 -2) superóxidos (O2 -) ozonídeos ( O3 -) O nº de oxidação dos grupos 1 e 2 é igual ao nº do seu grupo. O nº de oxidação do F é sempre – 1 em todos os compostos. Exercícios 1. Identifique qual átomo se reduziu e qual se oxidou: a. Ag +2 Ag+ b. F2 2F - c. Pu +4 Pu +3 d. Cu + Cu 0 e. Se Se -2 f. Ba Ba +2 g. Ca Ca +2 h. La +3 La i. Sr Sr +2 j. Te Te -2 k. 2 Mg (s) + O2 (g) 2 Mg +2 (s) + 2 O -2 (s) 2. Determine os nº de oxidação: a) SO2 { [nº oxidação S] + [2. nº oxidação O] } = 0 { [x] + 2. (-2) } = 0 { [x] -4 } = 0 x = +4 S = +4 O= -2 b. SO 4 -2 c. H2S d. P4O6 e. NO3 – f. SO3 -2 g. NO2 – h. HClO3 b. SO 4 -2 S = +6 O = -2 c. H2S H = +1 S= -2 d. P4O6 P = +3 O = -2 e. NO3 – N = +5 O = -2 f. SO3 -2 S = +4 O = -2 g. NO2 – N = +3 O = -2 h. HClO3 H = +1 O = -2 Cl = +5 Oxidantes e Redutores • A espécie que provoca a oxidação em uma reação redox = agente oxidante ( ou simplesmente “oxidante”). • Ag. Oxidante aceita elétrons liberados pelas espécie que se oxidam. Ag. Oxidante contém o elemento no qual o nº oxidação diminui. O Agente Oxidante em uma reação redox é a espécie que é reduzida. • A espécie que provoca a redução em uma reação redox = agente redutor ( ou simplesmente “redutor” ). • Ag. Redutor fornece elétrons para a espécie que está sendo reduzida. Ag. Redutor contém o elemento no qual o nº oxidação aumenta. O Agente Redutor em uma reação redox é a espécie que é oxidada. Balanceamento de Equações Redox Simples • Os elétrons não podem ser perdidos nem criados em 1 reação. • Todos os e- perdidos pela espécie oxidada se transferem para a espécie reduzida. • A carga total dos reagentes deve ser igual à carga total dos produtos. Exemplo: Exercícios 1. Quando o metal estanho é colocado em contato com uma solução de íons Fe +3, ele reduz o ferro a ferro (II) e se oxida a íons estanho (II). Escreva a equação iônica simplificada da reação. 2. Os íons cério (IV), em água, oxidam íons iodeto a iodo diatômico sólido e se reduzem a íons cério (III). Escreva a equação iônica simplificada da reação. 3. Escreva equações balanceadas para as seguintes reações redox simplificadas: a. NO2 (g) + O3 (g) N2O5 (g) + O2 (g) b. Cr +2 (aq) + Sn +4 (aq) Cr +3 (aq) + Sn +2 (aq) c. As (s) + Cl2 (g) AsCl3 (l) d. S8 (s) + Na (s) Na2S(s) e. H2 (g) + Cl2 (g) HCl (g) f. Fe (s) + O2 (g) Fe2O3 (s) 4. Determine o nº de oxidação do elemento em negrito nos seguintes compostos: a. SOCl2 b. SeO3 c. N2O5 d. NO2 e. UO2 2+ f. SiF6 -2 5. Identifique, nas seguintes reações redox, a substância oxidada e reduzida, seus agentes redutores e oxidantes, e seus respectivos nox. a. CH3OH (aq) + O2 (g) HCOOH (aq) + H2 O (l) b. 2 MoCl5 + 5 Na2S (s)2 MoS2 (s)+ 10 NaCl(s)+ S (s)
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