Oxidação e redução

RKA9MB - Vamos pensar um pouco na molécula de cloreto de sódio. Então, o cloreto de sódio é formado por Na... (e eu vou trocar de cor aqui)... NaCl, por um átomo de sódio e por um átomo de cloro. Agora, vamos dar uma olhadinha nesta tabela periódica que eu tenho aqui em cima. Se você olhar aqui na tabela periódica, nós podemos ver que o sódio está no grupo 1 dos elementos, ele é um metal alcalino, então ele tem 1 elétron de valência. Ele também não é muito eletronegativo, ele está aqui desse lado da minha tabela periódica. E nós já vimos que uma tendência geral da eletronegatividade é que, conforme ela aumenta, nós vamos indo aqui para o lado direito da nossa tabela periódica. Então, esses elementos aqui de cima que eu estou circulando gostam de roubar elétrons. E esses aqui da esquerda gostam de doar elétrons. Então, esses elementos aqui são eletropositivos, e esses aqui da direita são eletronegativos. O sódio vai ter 1 elétron de valência, ele é um ótimo candidato a doar 1 elétron. Do outro lado da minha tabela periódica, nós temos o cloro (nós temos aqui o cloro). O cloro está no grupo 7, é um halogênio e ele adoraria ganhar 1 elétron para que ele pudesse alcançar o número mágico de 8 elétrons de valência. Isso quer dizer que ele é muito eletronegativo. Então, agora, você consegue imaginar o que acontece se esses dois elementos estivessem interagindo. O cloro iria pegar esse elétron extra que eu tenho aqui no sódio e ele iria se transformar no íon de cloro. Então, eu teria Cl⁻. E o sódio, como ele doou esse elétron, se transformaria no cátion de sódio. Então, a gente tem aqui Na⁺. Eu tenho um cátion e eu tenho um ânion aqui. Lembrando que o cátion é só um íon positivo e o ânion vai ser somente um íon negativo. Como o sódio agora é positivo e o cloro é negativo, eles irão se atrair, e eles vão formar uma ligação iônica. Então, vou marcar aqui: eu tenho aqui uma ligação iônica. Agora, vamos pensar em uma coisa que não é iônica, em que os elétrons não são completamente prendidos de um átomo a outro, mas eles estão sendo compartilhados, e um dos exemplos mais comuns que a gente tem é a água. Então, eu vou desenhar aqui uma molécula de água. Eu tenho aqui um oxigênio e eu vou fazer os hidrogênios em uma outra cor, eu tenho um hidrogênio aqui e eu tenho um outro hidrogênio aqui. Pronto! Então, aqui, eu tenho 1 oxigênio ligado a 2 hidrogênios. E essas ligações que eu tenho aqui são ligações covalentes. Em cada uma dessas ligações, eu vou ter um par de elétrons, e esse par de elétrons vai estar sendo compartilhado entre o hidrogênio e entre o oxigênio. Nós sabemos que esse compartilhamento de elétrons não é completamente igual. Se nós olharmos aqui na tabela periódica, o oxigênio vai ser mais eletronegativo que o hidrogênio que eu tenho aqui. E é por causa disso que os elétrons nessas duas ligações que eu tenho aqui vão passar mais tempo em volta do oxigênio. Eles também vão passar um tempo em volta do hidrogênio, mas a maior parte do tempo eles vão estar em volta do oxigênio. E nós já vimos isso, isso vai dar uma carga parcialmente negativa para o oxigênio. Então, eu vou marcar aqui numa cor diferente: eu tenho uma carga parcialmente negativa. E eu vou representar essa carga como... eu vou fazer um δ (delta minúsculo). Então, eu tenho aqui um δ. Eu desenhei um δ porque essa é a notação para parcialmente negativo. E nos hidrogênio da molécula de água nós vamos ter uma carga parcialmente positiva. Então, eu vou desenhar um δ aqui para o primeiro hidrogênio, e para o segundo hidrogênio eu também tenho uma carga parcialmente positiva. Agora, isso que eu tenho aqui é a realidade, mas, como nós veremos em alguns outros vídeos, é meio inconveniente a gente ficar com essa bagunça de parcialmente positivo ou parcialmente negativo. Então, o que eu vou fazer aqui é te mostrar o que é fundamentalmente uma ferramenta intelectual, e é apenas uma convenção que os químicos inventaram que nos permite analisar muitas reações e que nos permite pensar em como as reações geralmente acontecem. Essa ferramenta de que eu estou falando são os estados de oxidação. Então, eu vou marcar aqui em uma cor diferente. Vou fazer aqui: estados de oxidação. Bom, o estado de oxidação, mesmo que você tenha uma situação igual a essa da água, em que você tem ligações covalentes, e você vai dizer: "ah, eu entendi! Essas cargas parciais são ligações covalentes, os elétrons estão sendo compartilhados. Mas eu não gosto dessa coisa de carga parcial. Eu quero assumir que, hipoteticamente... e se essas ligações que eu tenho aqui fossem iônicas?". E você diria: "bem, se as ligações que eu tenho aqui têm que ser ligações iônicas, então o oxigênio vai prender os elétrons desses pares". Então, o oxigênio teria uma carga total negativa. E essa carga total negativa seria de -2. Então, vou fazer aqui: -2. E os hidrogênios teriam que ter carga total positiva. E, se nós fôssemos escrever estados de oxidação ou estados de oxidação para os átomos da molécula de água, nós diríamos que o hidrogênio teria aqui uma carga total positiva, e, como eu tenho 2 hidrogênios, então eu tenho aqui 2 cargas totais positivas. E, se eu fosse escrever isso em uma molécula de água... então, eu vou fazer aqui... eu tenho H₂.... (vou fazer o oxigênio em uma cor diferente, e eu vou marcar as cargas em verde)... então, os hidrogênios teriam uma carga total positiva e o oxigênio teria uma carga total negativa. Então, a gente viu aqui antes que seriam 2 cargas totais negativas, então eu tenho aqui 2-. Note que a molécula de água vai ser neutra, porque aqui eu tenho 2 cargas totais positivas menos 2 cargas negativas. Então, o meu total aqui seria zero. Agora, uma coisa que eu vou continuar dizendo é, por exemplo, eu disse aqui -2... e, se você viu bem, eu escrevi 2-. Isso é uma convenção: escrever o sinal atrás do número. A gente faz isso quando nós estamos falando, quando nós estamos escrevendo cargas iônicas ou estados de oxidação, porque um estado de oxidação nada mais é que uma carga iônica hipotética se você está forçado a assumir que estas ligações covalentes são ligações iônicas. Mais uma vez, esse caso aqui será a realidade. Nós vamos ter, sim, essas ligações covalentes e nós vamos ter essas cargas parciais. E, mais uma vez, o estado de oxidação é a nossa ferramenta intelectual que está nos forçando a fingir que essas ligações que eu tenho aqui são ligações iônicas. E você pode dizer que isso aqui realmente faz sentido, porque, de alguma maneira, isso envolve o oxigênio, e é por isso que é chamado de estado de oxidação. Na realidade, foi isso que eu conceituei quando eu aprendi isso. E você pode estar pensando: "bem, se eu olhar para cada um desses hidrogênios que eu tenho aqui, eles estão perdendo 1 elétron para oxigênio, então faz sentido nós falarmos que cada hidrogênio está sendo oxidado pelo oxigênio". Vou marcar isso aqui então: eu tenho que o hidrogênio foi oxidado pelo oxigênio. E faz sentido que o oxigênio oxidaria alguma outra coisa. A carga aqui foi roubada, então o hidrogênio foi oxidado. Agora um outro termo, um outro lado da oxidação é a redução. A redução vem da ideia de que a carga do oxigênio foi reduzida. Então, eu vou marcar isso aqui: que o oxigênio foi reduzido pelos hidrogênios (vamos só marcar o acento aqui). Existe um tipo de tentação aqui em dizer que isso sempre deve envolver o oxigênio de alguma maneira, porque nós começamos com as mesmas palavras, mas esse não é o caso. Eu vou pegar um exemplo de uma solução aquosa de ácido fluorídrico. Então, eu vou pegar aqui, e eu vou escrever, vou fazer um "H" e eu vou fazer o flúor em uma outra cor. Então, eu vou fazer o flúor em amarelo. Eu tenho aqui o ácido fluorídrico. Então, você tem aqui um hidrogênio ligado covalentemente a um flúor. Da mesma maneira que nós vimos com a água, o flúor é um dos elementos mais eletronegativos, então ele vai ter uma carga parcialmente negativa. Vou marcar aqui, vou fazer um δ negativo. E o hidrogênio vai ter uma carga parcialmente positiva. Então, eu também vou marcar aqui, vou fazer um δ positivo. Mas, se nós formos pensar em termos de estado de oxidação, isso aqui tem que ser uma ligação iônica, certo? Então, nós não teríamos mais essas cargas parcialmente positivas e parcialmente negativas aqui. Quais seriam as cargas de cada um dos meus átomos então? Bom, eu teria aqui um hidrogênio carregado totalmente positivamente e eu teria um flúor... (que eu vou fazer aqui em amarelo)... eu teria um flúor carregado totalmente negativamente. Então, aqui, o hidrogênio perderia 1 elétron e o flúor ganharia esse elétron que o hidrogênio está perdendo. E lembre-se de que isso aqui é hipotético. Na realidade, nós temos aqui cargas parciais. Neste caso, nós diríamos aqui que o estado de oxidação do hidrogênio nessa molécula seria de +1, e que o estado de oxidação do flúor aqui seria de -1. Além disso, a gente diria que o hidrogênio foi oxidado. Então, a gente diria que o hidrogênio foi oxidado pelo flúor (então, vou marcar aqui: o hidrogênio foi oxidado) e que o flúor foi reduzido pelo hidrogênio. Então, a gente teria aqui que o flúor foi reduzido. E você pode pensar: "ela está usando essa palavra oxidada, mas a gente não tem nenhum oxigênio aqui". Uma maneira de pensar sobre isso é se alguém havia dito que eu tinha sido Bernie Madoff. Isso não significa necessariamente que você interagiu com Bernie Madoff, significa que alguém fez com você o que Bernie Madoff teria feito. Alguma outra pessoa pegou seu dinheiro, disseram que eles iriam investi-lo e colocaram no esquema Ponzi. Mesmo que aquela pessoa não seja Bernie Madoff, você poderia dizer que caiu nas mãos de um Bernie Madoff. Mas, voltando aqui, vamos falar agora do que o flúor fez com o hidrogênio. O flúor fez com o hidrogênio o que possivelmente o oxigênio faria: ele roubou 1 elétron e oxidou o hidrogênio. Uma maneira que eu faço para lembrar isso é que, se alguém foi oxidado, então esse alguém perdeu um elétron, e eu penso que isso é o que o oxigênio faria com você. O oxigênio é muito eletronegativo, então ele tende a pegar elétrons de outros átomos. Existem diversos macetes que você pode usar para lembrar disso. Eu gosto sempre de escrever que... por exemplo, vou fazer aqui... que a oxidação é quando eu perco elétrons, então, eu escrevo "perda" (vou fazer aqui: perda), e que a redução seria o ganho de elétrons, então aqui eu escrevo "RED" (isso quer dizer que eu ganho elétrons, então: ganho). Isso é só uma dica. Ou você poderia dizer que a oxidação é a perda de elétrons, "OEP". Ou você poderia dizer que a redução é o ganho de elétrons, então eu tenho aqui "REG". Então, vocês podem usar esses dois macetes aqui para ajudar a lembrar o que é oxidação e redução.