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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 5
Lição 5: Tipos de reações químicas- Reações de oxidação-redução (redox)
- Exemplo resolvido: uso de números de oxidação para identificar oxidação e redução
- Balanceamento de equações redox
- Dissolução e precipitação
- Reações de precipitação
- Reações de dupla troca
- Reações de simples troca
- Equações moleculares, iônicas completas e iônicas líquidas
- Equações moleculares, iônicas completas e iônicas líquidas
- Química Avançada 2015 - Discursiva 3a
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Reações de oxidação-redução (redox)
O que é uma reação de oxidação-redução?
Uma reação de oxidação–redução ou reação redox é uma reação que envolve a transferência de elétrons entre espécies químicas (os átomos, íons ou moléculas envolvidas na reação). As reações redox fazem parte do nosso cotidiano: a queima de combustíveis, a corrosão de metais e até mesmo os processos de fotossíntese e respiração celular envolvem oxidação e redução. A seguir, apresentamos alguns exemplos de reações redox comuns.
Durante uma reação redox, algumas espécies sofrem oxidação, ou seja, a perda de elétrons, enquanto outras sofrem redução, ou seja, o ganho de elétrons. Por exemplo, considere a reação entre o ferro e o oxigênio para formação da ferrugem:
Nesta reação, o neutro perde elétrons para formar íons de , e o neutro ganha elétrons para formar íons de . Em outras palavras, o ferro é oxidado e o oxigênio é reduzido. É importante ressaltar que a oxidação e a redução não ocorrem apenas entre metais e não metais. Os elétrons também podem se mover entre não metais, conforme indicado pelos exemplos de combustão e fotossíntese mencionados acima.
Números de oxidação
Como podemos determinar se uma reação específica é uma reação redox? Em alguns casos, é possível saber por inspeção visual. Por exemplo, poderíamos ter determinado que a ferrugem do ferro é um processo redox simplesmente observando que ela envolve a formação de íons ( e ) a partir de elementos livres ( e ). Em outros casos, no entanto, isso não é tão óbvio, especialmente quando a reação em questão envolve apenas substâncias não metálicas.
Para ajudar na identificação dessas reações redox menos óbvias, químicos desenvolveram o conceito de números de oxidação, que oferece uma maneira de rastrear elétrons antes e depois de uma reação. O número de oxidação (ou estado de oxidação) de um átomo é a carga imaginária que o átomo teria se todas as ligações com o átomo fossem completamente iônicas. Os números de oxidação podem ser atribuídos aos átomos em uma reação por meio das seguintes diretrizes:
- Um átomo de um elemento livre tem um número de oxidação igual a 0. Por exemplo, cada átomo de no tem um número de oxidação de 0. O mesmo acontece para cada átomo de no , para cada átomo de no , e assim por diante.
- Um íon monoatômico tem um número de oxidação igual à sua carga. Por exemplo, o número de oxidação do é plus, 2, e o número de oxidação do é minus, 1.
- Quando combinados com outros elementos, os metais alcalinos (Família 1, start text, A, end text) sempre têm um número de oxidação igual a plus, 1, enquanto os metais alcalino-terrosos (Família 2, start text, A, end text) sempre têm um número de oxidação de plus, 2.
- O flúor tem um número de oxidação de minus, 1 em todos os compostos.
- O hidrogênio tem um número de oxidação de plus, 1 na maioria dos compostos. A principal exceção é quando o hidrogênio é combinado com metais, como no ou . Nestes casos, o número de oxidação do hidrogênio é igual a minus, 1.
- O oxigênio tem um número de oxidação de minus, 2 na maioria dos compostos. A principal exceção é em peróxidos (compostos que contêm ), em que o oxigênio tem um número de oxidação de minus, 1. Exemplos de peróxidos comuns incluem o e o .
- Os outros halogênios (, e ) têm um número de oxidação de minus, 1 em compostos, a menos que combinados com o oxigênio ou o flúor. Por exemplo, o número de oxidação do no íon é plus, 7 (uma vez que o tem um número de oxidação de minus, 2 e a carga total no íon é de minus, 1).
- A soma dos números de oxidação para todos os átomos em um composto neutro é igual a zero, enquanto a soma de todos os átomos em um íon poliatômico é igual à carga do íon. Considere o íon poliatômico . Cada átomo de tem um número de oxidação de minus, 2 (perfazendo um total de minus, 2, times, 3, equals, minus, 6). Como a carga total no íon é de minus, 1, o número de oxidação do átomo de deve ser de plus, 5.
Uma coisa que deve ser observada é que os números de oxidação são escritos com o sinal (plus ou minus) antes do número. Isso é o contrário do que acontece com as cargas dos íons, que são escritas com o sinal após o número. Agora, vamos ver alguns exemplos de atribuição dos números de oxidação!
Exemplo 1: atribuição de números de oxidação
Qual é o número de oxidação de cada átomo em (a) , (b) e (c) ?
Para atribuir os números de oxidação aos átomos em cada composto, vamos seguir as diretrizes descritas acima.
(a) Sabemos que o número de oxidação do é minus, 1 (diretriz 4). Como a soma dos números de oxidação dos seis átomos de é minus, 6 e é um composto neutro, o número de oxidação do deve ser plus, 6:
(b) O número de oxidação do é plus, 1 (diretriz 5) e o número de oxidação do é minus, 2 (diretriz 6). A soma desses números de oxidação é 3, left parenthesis, plus, 1, right parenthesis, plus, 4, left parenthesis, minus, 2, right parenthesis, equals, minus, 5. Como não tem carga líquida, o número de oxidação do deve ser plus, 5:
(c) O número de oxidação do é minus, 2 (diretriz 6), portanto a soma dos números de oxidação dos três átomos de é minus, 6. Como a carga líquida no é minus, 1, o número de oxidação do deve ser plus, 5:
Verificação de conceito: qual é o número de oxidação do átomo de carbono no ?
Como reconhecer reações redox
Como realmente usamos os números de oxidação para identificar reações redox? Para descobrir, vamos revisitar a reação entre o ferro e o oxigênio, desta vez atribuindo números de oxidação para cada átomo da equação:
Observe como o ferro (que já sabemos ser oxidado nesta reação) muda de um número de oxidação de 0 para um número de oxidação de plus, 3. Da mesma forma, o oxigênio (que sabemos ser reduzido) muda de um número de oxidação de 0 para um número de oxidação de minus, 2. A partir disso, podemos concluir que a oxidação envolve um aumento no número de oxidação, enquanto a redução envolve uma diminuição no número de oxidação.
Portanto, podemos identificar reações redox procurando variações nos números de oxidação durante o curso de uma reação. Vamos explorar mais essa ideia no próximo exemplo.
Exemplo 2: uso de números de oxidação para identificar oxidação e redução
Considere a reação a seguir:
Esta é uma reação redox? Se sim, qual elemento da reação é oxidado e qual elemento é reduzido?
Considerando que este é um artigo sobre reações redox, a reação provavelmente é uma reação redox! No entanto, vamos provar isso atribuindo números de oxidação aos átomos de cada elemento da equação:
Os números de oxidação do e do são diferentes nos dois lados da equação, portanto esta definitivamente é uma reação redox! O número de oxidação do aumenta de minus, 3 para plus, 2, o que significa que o N perde elétrons e é oxidado durante a reação. O número de oxidação do diminui de 0 para minus, 2, o que significa que o ganha elétrons e é reduzido durante a reação.
Resumo
As reações de oxidação-redução, geralmente chamadas de reações redox, são reações que envolvem a transferência de elétrons de uma espécie para outra. A espécie que perde elétrons é a oxidada, enquanto a espécie que recebe elétrons é a reduzida. Podemos identificar as reações redox usando números de oxidação, que são atribuídos a átomos em moléculas, partindo do pressuposto de que todas as ligações com os átomos são iônicas. O aumento no número de oxidação durante uma reação corresponde à oxidação, enquanto a diminuição corresponde à redução.
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