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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: JOÃO FAÇANHA ASSUNTO: NÚMERO DE OXIDAÇÃO E REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO 020.854 – 145914/19 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 23 Número de Oxidação (NOX) O nox pode ser entendido como a carga real ou aparente de um átomo em uma substância específica. Para o cálculo do nox dos elementos é importante ter conhecimento de algumas regras para isso. Existem elementos de nox fixo e variável, as regras vão ajudar a saber os de nox fixos para que seja possível calcular os demais nox de outros prováveis elementos presentes na substância em questão. A tabela abaixo resume as regras mais importantes para o cálculo do nox. Reações de Oxidorredução São reações que ocorre a oxidação e redução de substâncias. Oxidação: perder elétrons: ↑ Nox Redução: ganhar elétrons: ↓ Nox Exemplo: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) O Zn está mudando seu nox de 0 (substância simples) para 2+ (íon), ou seja, o Zn(s) está sofrendo oxidação. Já o cobre está alterando o nox de 2+ (íon) para 0 (substância simples), ou seja, o Cu2+(aq) está sofrendo redução. Dessa forma, entende-se que a reação acima é de oxirredução já que os dois processos acontecem na mesma reação. Além de identificar que a reação é de oxirredução é interessante que você saiba diferenciar o agente redutor e agente oxidante. Muita atenção nessa definição: Agente Oxidante = Espécie Química que SOFRE redução. Agente Redutor = Espécie Química que SOFRE oxidação. Desse modo, utilizando o exemplo acima. O Zn(s) é o agente redutor enquanto o Cu2+(aq) é o agente oxidante da reação. 01. A aplicação excessiva de fertilizantes nitrogenados na agricultura pode acarretar alterações no solo e na água pelo acúmulo de compostos nitrogenados, principalmente a forma mais oxidada, favorecendo a proliferação de algas e plantas aquáticas e alterando o ciclo do nitrogênio, representado no esquema. A espécie nitrogenada mais oxidada tem sua quantidade controlada por ação de microrganismos que promovem a reação de redução dessa espécie, no processo denominado desnitrificação. 2 020.854 – 145914/19 MÓDULO DE ESTUDO O processo citado está representado na etapa A) I. B) II. C) III. D) IV. E) V. 02. “O tungstênio é encontrado em vários minerais, como óxidos de volframita – (Fe, Mn) WO4, e a scheelita – CaWO4. É usado em filamentos de lâmpadas incandescentes, em tanques de guerra, balas de revólver e em ferramentas de corte e perfuração”. FONSECA, Martha Reis Marques da, Química Geral, São Paulo: Ed. FTD, 2007, p. 207. Acerca da espécie química CaWO4 e seus átomos constituintes, são feitas as seguintes afirmativas: I. No composto CaWO4 o número de oxidação (Nox) do tungstênio é +6; II. O composto CaWO4 é considerado um peróxido; III. O CaWO4 é uma substância que possui apenas ligações do tipo covalente; IV. O tungstênio (Z = 74) é um metal de transição externa (“elementos com configuração eletrônica terminando em ns2 ((n – 1)d1 até 10”). FONSECA, Martha Reis Marques da, Química Geral, São Paulo: Ed. FTD, 2007, Pág. 206 Das afirmativas feitas estão corretas apenas A) I e II. B) II e III. C) III e IV. D) I e IV. E) I, II e III. 03. A reação de Belousov-Zhabotinskii, que forma padrões oscilantes espaciais e temporais como ondas, é uma reação extremamente interessante com mecanismo complexo e é um dos exemplos mais conhecidos de formação de estruturas ordenadas em sistemas fora do equilíbrio. Uma das suas etapas é Br− + BrO−3 + 2 H+ → HBrO2 + HOBr Os números de oxidação do bromo, nessas espécies, na ordem em que aparecem, são respectivamente A) −1, −5, +3, −1 B) −1, −1, +3, +1 C) −1, +5, +3, +1 D) +1, −1, −3, −1 E) +1, +5, -3, +1 04. A reação que ocorre entre a fosfina e o oxigênio é representada pela equação química 2 PH3(g) + 4 O2(g) P2O5(g) + 3 H2O(g). As substâncias que atuam como agente oxidante e agente redutor desse processo são, respectivamente, A) O2 e PH3. B) O2 e H2O. C) O2 e P2O5. D) PH3 e H2O. E) PH3 e P2O5. 05. Quando um prego de ferro é mergulhado em uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), observa-se a formação de cobre metálico sobre a superfície do prego em decorrência da reação representada por Fe(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + FeSO4(aq) Essa é uma reação de oxirredução na qual A) o ferro metálico perde elétrons e, portanto, é o agente oxidante. B) o ferro metálico perde elétrons e, portanto, é o agente redutor. C) o ferro metálico ganha elétrons e, portanto, é o agente oxidante. D) o íon de cobre (II) ganha elétrons e, portanto, é o agente redutor. E) o íon de cobre (II) perde elétrons e, portanto, é o agente oxidante. 06. O vanádio, não combinado com outros elementos, não é encontrado naturalmente, porém está presente em diferentes minerais e é um elemento essencial em alguns organismos. Para a obtenção do vanádio, pode-se utilizar a aluminotermia que consiste em aquecer o óxido de vanádio misturado com alumínio em pó, de acordo com a equação da reação a seguir: x V2O5(s) + y Aℓ(s) → z V(s) + w Aℓ2O3(s) onde x, y, z e w são os coeficientes estequiométricos. Sobre essa reação assinale a alternativa correta: A) O pentóxido de vanádio sofreu oxidação. B) O alumínio variou seu nox em 5 unidades. C) O agente redutor é o óxido de alumínio. D) O agente oxidante é o pentóxido de vanádio. E) O vanádio variou seu nox em 3 unidades. 07. O ciclo do enxofre é fundamental para os solos dos manguezais. Na fase anaeróbica, bactérias reduzem o sulfato para produzir o gás sulfeto de hidrogênio. Os processos que ocorrem são os seguintes: − − − → → ação bacteriana2 2 4(aq) (aq) meio ácido2 (aq) 2 (g) SO S S H S Gilda Schmidt. Manguezal de Cananeia, 1989. Adaptado. 3 020.854 – 145914/19 MÓDULO DE ESTUDO Na produção de sulfeto de hidrogênio por esses processos nos manguezais, o número de oxidação do elemento enxofre A) diminui 8 unidades. B) mantém-se o mesmo. C) aumenta 4 unidades. D) aumenta 8 unidades. E) diminui 4 unidades. 08. Com base na reação abaixo, determine: a espécie oxidada e reduzida e o agente oxidante e redutor, respectivamente. + + − + + + + → + + + + ℓ 2 (aq) 3(s) (aq) 4(aq) 3 (aq) (aq) 2 ( ) 2 Mn 5 NaBiO 14 H 2 MnO 5 Bi 5 Na 7 H O A) Na, Mn, NaBiO3, Mn2+ B) Mn, Bi, NaBiO3, Mn2+ C) H, Bi, NaBiO3, H+ D) Bi, Mn, NaBiO3, Mn2+ E) Mn, Na, Mn2+, NaBiO3 09. Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem. Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se espontaneamente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio. Equação 1 C6H12O6(aq) + O2(g) + H2O(ℓ) →Enzimas C6H12O7(aq) + H2 O2(aq) Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio. − −+ → + +ℓ2 2(aq) (aq) 3(aq) 2 ( ) 2(g)2 H O 3 I I 2 H O O GARCIA, P. T. et al. A Handheld Stamping Process to Fabricate Microfluidic Paper- Based Analytical Devices with ChemicallyModified Surface for Clinical Assays. RSC Advances, v.4, 13 ago. 2014. Adaptado. O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é A) análise. B) síntese. C) oxirredução. D) complexação. E) ácido-base. 10. Na produção de combustível nuclear, o trióxido de urânio é transformado no hexafluoreto de urânio, como representado pelas equações químicas: I. UO3(s) + H2(g) → UO2(s) + H2O(g) II. UO2(s) + 4HF(g) → UF4(s) + 2 H2O(g) III. UF4(s) + F2(g) → UF6(g) Sobre tais transformações, pode-se afirmar, corretamente, que ocorre oxirredução apenas em A) I. B) II. C) III. D) I e II. E) I e III. Gabarito 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 E D C A B D A B C E Resoluções 01. Resposta do ponto de vista da disciplina Biologia A reposição do nitrogênio atmosférico é realizada por bactérias anaeróbicas e representada no esquema pela etapa [V]. Resposta do ponto de vista da disciplina Química Desnitrificação: − → + → 3 2 redução NO ... ...N 5 0 02. I. Correta. No composto CaCO4 o número de oxidação (Nox) do tungstênio é +6. ������ ++ − − − − 4 x2 2 2 2 2 CaWO Ca W OOOO +2 + x – 2 – 2 – 2 – 2 = 0 x = +6 Nox(W) = +6 4 020.854 – 145914/19 MÓDULO DE ESTUDO II. Incorreta. O composto CaWO4 (ortotungstanato de cálcio) é considerado um óxido misto de tungstênio; III. Incorreta. O CaWO4 é uma substância que possui ligações do tipo covalente e iônica. IV.Correta. O tungstênio (Z = 74) é um metal de transição externa (“elementos com configuração eletrônica terminando em ns2(n – 1)d1 até 10”). 74W: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d4 74W: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d4 (mais estável) 03. ���� ���� ��� − − + − −− + − − − + + − − + +− + + → + + − − − = − = + + + − − = = + + − + = = + 3 2 3 x 2 2 2 2 1 y 2 2 1 z2 Br BrO 2 H HBrO HOBr Br Nox(Br) 1 BrO BrBr OO x 2 2 2 1 x 5 Nox(Br) 5 HBrO HBr OO 1 y 2 2 0 y 3 Nox(Br) 3 HOBr HOBr 1 2 z 0 z 1 Nox(Br) 1 04. � � � � � � ����� + + + + + + − − − − − − + − − − + + + + = = − = − + + − − − − − = = + = + + → + → + + → 3 x 1 1 1 2 5 y y 2 2 2 2 2 3(g) 2(g) 2 5(g) 2 (g) Oxidação3 5 3 Redução 2 2 PH P HHH x 1 1 1 0 x 3 Nox(P) 3 P O P P OOOOO y y 2 2 2 2 2 0 y 5 Nox(P) 5 2 PH 4 O P O 3 H O 2 P 2 P 16e (PH é agente redutor) 80º 16e 80 (O é agente oxidante) 05. � �� � �� + − + − + − + − + − = + − = + → + → + + → = (s) 0 4 4 2 2 (s) 0 4 4 2 2 (s) 4(aq) (s) 4(aq) Oxidação0 2 (s) Redução2 4 Fe : Fe CuSO : CuSO ( 2 2 0) Cu : Cu FeSO : FeSO ( 2 2 0) Fe CuSO Cu FeSO Fe Fe 2e Fe : agente redutor. Cu 2e Cu CuSO : agente oxidante. 06. ������� ����� + + − − − − − + + − − − + − + − + − + → + + → × → + × + ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ ℓ 2 5 5 5 2 2 2 2 2 (s) (s) 2 3 3 3 2 2 2 2 5(s) (s) (s) 2 3(s) Redução5 0 Oxidação0 3 Redu5 V O V V OOOOO Nox(V) 5 A Nox(A ) 0 V Nox(V) 0 A O A A OOO Nox(A ) 3 x V O y A z V w A O 2V 10e 2V ( 3) 2 A 2A 6e ( 5) 6 V 30e + − → → +ℓ ℓ ℓ ção 0 2 5 Oxidação0 3 2 3 6V (V O éagente oxidante) 10A 10A 3Oe (A O é agente redutor) 07. � � � � �( ) � � � − + − − − − + + + = + + = − → − 2 x 2 2 2 2 1 1 y Redução diminui 8 unidades S O O O O x 2 2 2 2 2 x 6 H H S 1 1 y 0 y 2 6 2 08. Espécie oxidada: Mn. Espécie reduzida: Bi. Agente oxidante (sofre redução): NaBiO3. Agente redutor (sofre oxidação): Mn2+ � � � � � ����� 2 4 x y 2 2 2 3 y1 2 2 2 3 2 2 (aq) 3(s) (aq) Redutor Oxidante Mn Nox(Mn) 2 MnO Mn O O O O x 2 2 2 2 1 x 7 Nox(Mn) 7 NaBiO NaBiOOO 1 y 2 2 2 0 y 5 Nox(Bi) 5 Bi Nox(Bi) 3 2 Mn 5NaBiO 14 H + − + + − − − ++ − − − + + + + = + = + + + ��� ���� ���� 3 4(aq) (aq) (aq) 2 ( ) Oxidação2 7 Redução5 3 Oxidação2 7 Redução5 3 2 MnO 5 Bi 5 Na 7 H O Mn Mn 5e ( 2) Bi 2e Bi ( 5) 2 Mn 2 Mn 10e 5 Bi 10e 5 Bi − + + + + − + − + + + − + − + → + + + → + × + → × → + + → ℓ 09. O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é de oxirredução, pois ocorreu variação de Nox. � � � � � � � � � � � � ������� + + + + + + + + + + + ++ − − − − − − + + − = 6 12 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16x 2 2 2 2 2 2 C H O C HHHHHHHHHHHHOOOOOO 6x 12 12 0 Nox(C)médio 0 � � � � � � � � � � � � ������� � � � 6 12 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1y 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 C H O CHHHHHHHHHHHHOOOOOO 2 1 1 6y 12 14 0 y Nox(C)médio 6 3 3 O Nox(O) 0 H O HHH Nox(O) 2 + + + + + + + + + + + ++ − − − − − − + + − + + − = = 5 020.854 – 145914/19 MÓDULO DE ESTUDO � ��� � � � + + − − − − − + + + + + → +ℓ 2 2 1 1 1 1 1 3 z z z Enzimas 6 12 6(aq) 2(g) 2 ( ) 6 12 7(aq) 2 2(aq) H O HHOO Nox(O) 1 I Nox(I) 1 1 1 I ( I I I ) 3z 1 z Nox(I) 3 3 C H O O H O C H O H O Variação do Nox do carbono (C6H12O6(aq) → C6H12O7(aq): 0 para + 1 . 3 Variação do Nox do oxigênio (O2(g) → H2O2(aq)): 0 para −1. 2 2(aq) (aq) 3(aq) 2 ( ) 2(g)2 H O 3 I I 2 H O O − −+ → + +ℓ Variação do Nox do iodo ( )(aq) 3(aq) 1I I : 1para .3 − −→ − − Variação do Nox do oxigênio → −2 2(aq) 2(g)(H O O ) : 1para 0. Variação do Nox do oxigênio → − −ℓ2 2(aq) 2 ( )(H O H O ) : 1para 2. 10. Observe: Podemos observar que ocorre oxidação em I e III. SUPERVISOR/DIRETOR: DAWISON SAMPAIO – AUTOR: JOÃO FAÇANHA DIG.: ESTEFANIA – 28/11/19 – REV.: LÍCIA
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