Reações oxidação-redução

Reações de oxidação-redução

Reação de oxidação redução

Reação de transferência de eletrões de uma espécie dadora para uma espécie recetora de eletrões.

​A produção de corrente elétrica em pilhas, baterias e acumuladores envolve reações redox.

​​Geradores eletroquímicos

​Todas as combustões envolvem transferência de eletrões.

​​Queima de combustíveis

​O processo de obtenção de energia nas células ocorre com transferência de eletrões.

​​Respiração celular/ Fotossíntese

​Na corrosão de metais, o metal corroído cede eletrões a outra espécie química.

​​Corrosão de metais

​Reação de oxidação-redução

Oxidação: transformação química na qual uma espécie química cede eletrões.

Exemplos:

• Oxidação do lítio: Li (s) → Li⁺ (aq) + e^-

• Oxidação do ferro: Fe (s) → Fe³⁺ (aq) + 3e^-

  A espécie que cede eletrões oxida-se, ou seja, sofre uma oxidação.

​Reação de oxidação-redução

Redução: transformação química na qual uma espécie química ganha eletrões.

Exemplos:

• Redução do diiodo: I₂ (s) + 2e^- → 2 I^- (aq)

• Redução do dioxigénio: O₂ (g) + 4e^- → 2O^2- (aq)

  A espécie que ganha eletrões reduz-se, ou seja, sofre uma redução.

Reação de oxidação-redução

Somando as equações de oxidação e de redução é possível observar a transferência de eletrões.

Exemplo 1: Bateria de lítio-iodo

2Li (s) + I₂ (s) → 2Li⁺ (aq) + 2I^- (aq)

Exemplo 2: Formação de ferrugem

4Fe (s) + 3O₂ (g) → 2Fe₂O₃ (s)

Reação de oxidação-redução

​Numa reação de oxidação-redução há sempre

• a espécie oxidada ou redutor: dador de eletrões; sofre oxidação e provoca a redução da outra espécie.

• a espécie reduzida ou oxidante: recetor de eletrões; sofre redução e provoca a oxidação da outra espécie.

Multiple Choice

Na reação química traduzida pela equação:

Mg (s) + 2HCl(aq) $$\rightarrow$$ MgCl₂ (aq) + H₂ (g)

a transferência de eletrões ocorre ...

• ... do magnésio para o cloro.

• ... do hidrogénio para o magnésio.

• ... do magnésio para o hidrogénio.

• ... do hidrogénio para o cloro.

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Na reação química traduzida pela equação:

Mg (s) + 2HCl(aq) $$\rightarrow$$ MgCl₂ (aq) + H₂ (g)

o magnésio sofre uma ...

Multiple Choice

Quando se mergulha uma lâmina de zinco numa solução aquosa contendo iões cobre ocorre a reação:

Zn (s) + Cu²⁺ (aq) $$\rightarrow$$ Zn²⁺ (aq) + Cu (s)

A espécie química reduzida é:

• o zinco metálico

  (Zn)

• o ião cobre (II)

  (Cu²⁺)

• o ião zinco (Zn²⁺)

• o cobre metálico (Cu)

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Quando se mergulha uma lâmina de zinco numa solução aquosa contendo iões cobre ocorre a reação:

Zn (s) + Cu²⁺ (aq) $$\rightarrow$$ Zn²⁺ (aq) + Cu (s)

Identifica o redutor nesta reação

Semiequações de oxidação e de redução

São equações parciais;

Evidenciam isoladamente os fenómenos de oxidação e de redução;

Evidenciam o número de eletrões envolvidos;

A sua soma origina a equação global.

Semiequações de oxidação e de redução

Exemplo: Reação entre o estanho sólido e o ião cobre (II):

• Semiequação de oxidação

  Sn (s) → Sn²⁺ (aq) + 2e-

• Semiequção de redução

  Cu²⁺ (aq) + 2e^- → Cu (s)

• Equação global.

  Sn (s) + Cu²⁺ (aq) → Sn²⁺ (aq) + Cu (s)

Semiequações de oxidação e de redução

Exemplo: Reação entre o zinco metálico e o ácido clorídrico

• Semiequação de oxidação

  Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e-

• Semiequação de redução

  2H⁺ (aq) + 2e^- (+ 2Cl^- (aq))→ H₂ (g) (+2Cl^- (aq))

• Equação global.

  Zn (s) + 2H⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + H₂ (g)

  Nota: O ião cloreto (Cl^-) é espetador nesta reação.

Multiple Choice

A combustão do hidrogénio origina água, de acordo com a equação:

2H₂ (g) + O₂ (g) $$\rightarrow$$ 2H₂O (g)

A semiequação de oxidação para esta reação é:

• H₂ $$\rightarrow$$ 2H⁺ + 2e^-

• O₂ + 4e^- $$\rightarrow$$ 2O^2-

• H₂ + 2e^- $$\rightarrow$$ 2H^-

• O₂ + 2e^- $$\rightarrow$$ 2O⁺

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A reação entre o alumínio metálico e o ião níquel, em solução aquosa pode ser descrita pelas semiequações:

Al (s) $$\rightarrow$$ Al³⁺ (aq) + 3e^- e Ni²⁺ (aq) + 2e^- $$\rightarrow$$ Ni (s)

A equação global é: 2Al (s) + 3Ni²⁺ (aq) $$\rightarrow$$ 2Al³⁺ (aq) + 3Ni (s)

Indica o número de eletrões transferidos nesta reação.

​Número de oxidação (n.o.)

Carga que um átomo de um elemento adquire, em teoria, se ganhar ou perder eletrões, quando estabelece ligação num composto.

Quando há partilha de pares eletrónicos por dois átomos, para determinação do número de oxidação considera-se que os pares partilhados são atribuídos ao átomo mais eletronegativo.

Exº: H − F n.o. (H) = +1 e n.o. (F) = -1, porque o flúor é mais eletronegativo.

​Regras para determinar o n.o.

1- O número de oxidação de um átomo livre ou numa substância elementar é zero (0).

Mg n.o. (Mg) = 0 O₃ n.o. (O) = 0

S₈ n.o. (S) = 0 Ar n.o. (Ar) = 0

​Regras para determinar o n.o.

2- O número de oxidação de um elemento num ião monoatómico é igual à carga do ião.

K⁺ n.o. (K) = +1 O^2- n.o. (O) = -2

Fe³⁺ n.o. (Fe) = +3 Br^- n.o. (Br) = -1

Multiple Choice

Os números de oxidação do cálcio na espécie Ca²⁺, do fósforo na espécie P₄ e do enxofre na espécie S^2- são, respetivamente

• +2, +4 e -2

• 0, 0 e 0

• +2, +4 e -2

• +2, 0 e -2

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Indica o número de oxidação do estanho na espécie Sn⁴⁺.

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Indica se a seguinte afirmação é verdadeira (V) ou falsa (F):

O número de oxidação do hidrogénio na molécula H₂ é +1.

​Regras para determinar o n.o.

3- A soma dos números de oxidação de todos os átomos que formam uma molécula ou composto iónico é zero.

SO₃ n.o.(S) + 3xn.o.(O) = 0

H₂CO₃ 2xn.o.(H) + n.o.(C) + 3xn.o.(O) = 0

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Sabendo que o número de oxidação do oxigénio na molécula de dióxido de carbono (CO₂) é -2, indica o número de oxidação do carbono nessa molécula.

​Regras para determinar o n.o.

4- A soma dos números de oxidação de todos os átomos que constituem um ião poliatómico é igual à carga do ião.

NH₄⁺ n.o.(N) + 4xn.o.(H) = +1

HPO₄^2- n.o.(H) + n.o.(P) + 4xn.o.(O) = -2

Multiple Choice

No ião oxalato (C₂O₄^2-) o número de oxidação do oxigénio é -2; o número de oxidação do carbono nesse ião é:

• +3

• +4

• +5

• +6

​Regras para determinar o n.o.

5- O número de oxidação dos elementos do grupo 1 da T.P. (exceto o hidrogénio), em compostos, é +1.

6- Os elementos do grupo 2 da T.P. apresentam número de oxidação +2 em compostos

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Classifica a afirmação seguinte como verdadeira (V) ou falsa (F):

No estado metálico o cálcio apresenta número de oxidação +2.

​Regras para determinar o n.o.

7- Os elementos do grupo 17 da T.P. apresentam número de oxidação -1 em compostos (esta regra admite muitas exceções).

8- O hidrogénio apresenta geralmente número de oxidação +1 em compostos; excetuam-se os hidretos metálicos, em que n.o.(H) = -1.

HF n.o.(H) = +1 NaH n.o.(H) = -1

​Regras para determinar o n.o.

9- O oxigénio apresenta número de oxidação -2 na generalidade dos compostos; nos peróxidos n.o.(O) = -1.

Há ainda mais algumas exceções, nomeadamente na molécula OF₂, em que n.o.(O) = +2.

H₂O n.o.(O) = -2 H₂O₂ n.o.(O) = -1

H₂SO₄ n.o.(O) = -2 MgO₂ n.o.(O) = -1

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Indica o número de oxidação do iodo (I) no ácido periódico (HIO₄)

Multiple Choice

No ácido tiossulfúrico (H₂S₂O₃) o número de oxidação do enxofre (S) é:

• -2

• +2

• +6

• 0

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Classifica a afirmação seguinte como verdadeira (V) ou falsa (F):

O número de oxidação do cromo (Cr) no ião dicromato (Cr₂O₇^2-) é +6 e no ião cromato (CrO₄^2-) é +3.