Carlos Corra Reaces de oxidaoreduo Carlos Corra Departamento

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Carlos Corrêa Departamento de Química (FCUP) Centro de Investigação em Química (CIQ)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução São reacções em que ocorrem transferências de electrões entre os reagentes. Exemplificando: Oxidação 2 e Cu 2+(aq) + Fe(s) Cu(s) + Fe 2+(aq) Oxidante Redutor Redução Oxidação (perda de electrões): Fe(s) Fe 2+(aq) + 2 e. Redução (ganho de electrões): Cu 2+(aq) + 2 e- Cu(s)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Fe(s) Cu 2+(aq) Esquematicamente: Fe(s) Fe 2+(aq) Cu(s)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução As combustões dos hidrocarbonetos e do gás natural são reacções de oxidação-redução muito comuns. O 2(g) CO 2 (g) + H 2 O(g) CH 4(g) CO 2 (g) + H 2 O(g) Estes hidrocarbonetos são oxidados a CO 2 e H 2 O.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação do cobre pelo catião prata Cu(s) Ag+(aq) Esquematicamente: Cu(s) Cu 2+(aq) Ag(s)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução 2 Ag+(aq) + Cu(s) Cu 2+(aq) + 2 Ag(s) Vejamos a prata depositada sobre o cobre Clicar

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução É útil ter-se a noção de número de oxidação dos átomos nos diferentes compostos para verificar a ocorrências de reacções de oxidação-redução. Nos iões monoatómicos, o número de oxidação (n. o. ) do átomo é igual à sua carga: Cu 2+ n. o. = +2 Ag+ n. o. = +1 S 2 - n. o. = - 2 Em iões poliatómicos, como Hg 22+, o número de oxidação obtem-se dividindo a carga pelo número de átomos (neste caso, +2 / 2 = +1).

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Em particulas (iónicas ou não) constituídas por átomos ligados por ligações covalentes, o número de oxidação de um átomo é a carga que esse átomo adquiria se os electrões das várias ligações covalentes fossem atribuídos aos átomos mais electronegativos. Electrões atribuídos ao cloro . . : H : Cl. . Ligação covalente Ficaria Átomo mais electronegativo H+. . ¯ : Cl: . . = Cl n. o. = +1 n. o. = -1 Cloro: Grupo 17 – 7 electrões de valência. Tem um electrão a mais: n. o. = -1.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Sulfureto de hidrogénio, H 2 S: Átomo mais electronegativo . . H: S. . : H Electrões atribuídos ao enxofre Ficaria H+ n. o. = +1 H+. . : S: . . n. o. = +1 Soma dos números de oxidação n. o. = -2 0 (Zero) Enxofre: Grupo 16 – 6 electrões de valência. Tem dois electrões a mais: n. o. = -2. Nas moléculas (neutras), a soma dos números de oxidação é igual zero.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Anião hidrogeno sulfureto, HS¯ : Átomo mais electronegativo . . H: S. . : Electrões atribuídos ao enxofre Ficaria H+. . : S: . . Soma dos números de oxidação n. o. = +1 n. o. = – 2 – 1 Nos iões poliatómicos, a soma dos números de oxidação é igual à carga do ião.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Estabelecimento dos números de oxidação a partir das fórmulas de estrutura: água e peróxido de hidrogénio. . . H–O. . – H Electrões atribuídos ao átomo mais electronegativo Átomo O rodeado por 8 electrões (ganhou 2) n. o. = -2 . . H–O. . – H. . . ou divididos pelos dois átomos. Cada átomo de O rodeado por 7 electrões (ganhou 1) n. o. = -1

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Ácido sulfúrico, H 2 SO 4 : O mais electronegativo que S . . : O: . . . Ficaria HO : S : O : H. . . : O: O mais. . electronegativo H+. . : O: . . n. o. = +1 S n. o. = +6 n. o. = – 2 que H Soma dos números de oxidação de todos os átomos: 2 × (+1) + 1 × (+6) + 4 × (-2) ) = 0 2 H S 4 O

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Números de oxidação mais vulgares para alguns átomos Átomos n. o. Exemplos H 0 , +1 H 2, HCl, H 2 O O 0 , -2, -1 +1 O 2, H 2 O 2 Na. Cl, K 2 S Metais alcalinos Metais alcalino-terrosos +2 Mg. Cl 2, Ca. SO 4 Al +3 Al. Cl 3 A partitr do conhecimento dos números de oxidação destes átomos é possível, nos vários compostos, determinar os números de oxidação de outros átomos.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Reacção H 2 O 2 + KI (meio ácido) -2 -1 H 2 O 2(aq) -1 I–(aq) H 2 O(l) (g) 0 I 2 (aq) CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Reacção H 2 O 2 + KI (meio alcalino) Dismutação -2 -1 H 2 O 2(aq) H 2 O(l) (g) 0 O 2(l) (g) H 2 O 2 O iodeto é o catalisador CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Peróxido de hidrogénio (meio neutro) alcalino) Reacção He. Oiodeto + KI (meio 2 2 CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Calcular o número de oxidação do S no anião sulfato. Ácido sulfúrico: H 2 SO 4 Anião sulfato: SO 42 - SO 42 n. o. = x Carga n. o. = -2 Como a soma dos números de oxidação de todos os átomos é igual à carga do ião virá: x + 4 × ( -2) = -2 x = +6 (estes cálculos devem ser feitos mentalmente)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Calcular o número de oxidação do N no ácido nítrico. n. o. = -2 HNO 3 Carga nula n. o. = +1 n. o. = x Como a soma dos números de oxidação de todos os átomos é igual zero, virá: x + (+1) + 3 × ( -2) = 0 x = +5 (estes cálculos devem ser feitos mentalmente)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Outro modo de definir oxidação e redução Oxidação é um aumento do número de oxidação. n. o. = 0 Oxidação n. o. = +2 2 e Cu 2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn 2+(aq) n. o. = +2 Redução n. o. = 0 Redução é uma diminuição do número de oxidação.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Na. HSO 3 por KMn. O 4 (meio ácido) +7 Mn. O 4¯(aq) +4 HSO 3–(aq) +2 Mn 2+(aq) +6 SO 42– (aq) CLICAR KMn. O 4 (aq)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Na. HSO 3 por KMn. O 4 (meio alcalino) +7 Mn. O 4¯(aq) +4 HSO 3–(aq) +6 Mn. O 42 -(aq) +6 SO 42– (aq) Clicar KMn. O 4 (aq)

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Notar que a força dos oxidantes e os produtos das suas reacções dependem da acidez do meio. Nas reacções observadas, o anião permanganato, Mn. O 4– (violeta) em meio ácido, originou o catião Mn 2+(solução incolor); em meio alcalino, originou o aníão manganato, Mn. O 42–(solução verde). Captados 5 electrões +7 Ácido +2 Mn. O 4¯(aq) Mn 2+(aq) +7 Alcalino +6 Mn. O 4¯(aq) Mn. O 42 -(aq) Captado 1 electrão

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Vamos escrever as correspondentes equações: (× 2) Mn. O 4– + 8 H+ + 5 e– Mn 2+ + 4 H 2 O (meio ácido) (× 5) HSO 3– + H 2 O SO 42– + 3 H+ + 2 e– (meio ácido) 2 Mn. O 4– + 5 HSO 3– + H+ 2 Mn 2+ + 5 SO 42– + 3 H 2 O (× 2) Mn. O 4– + e– Mn. O 42– (meio alcalino) (× 1) HSO 3– + 3 HO– SO 42– + 2 H 2 O + 2 e– (meio alcalino) 2 Mn. O 4– + HSO 3– + 3 HO– 2 Mn. O 42– + SO 42– + 2 H 2 O

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de H 2 O 2 por KMn. O 4(meio ácido) +7 +2 Mn. O 4¯(aq) Mn 2+(aq) -1 H 2 O 2(aq) 0 O 2 (g) CLICAR H 2 O 2

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de H 2 O 2 por KMn. O 4(meio alcalino) +7 +4 Mn. O 4¯(aq) Mn. O 2(s) -1 H 2 O 2(aq) 0 O 2 (g) CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de H 2 O 2 por KMn. O 4(meio neutro) +7 +4 Mn. O 4¯(aq) Mn. O 2(s) -1 0 H 2 O 2(aq) O 2 (g) CLICAR H 2 O 2

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Vamos escrever as correspondentes equações: +7 +2 (× 2) Mn. O 4– + 8 H+ + 5 e– Mn 2+ + 4 H 2 O (meio ácido) -1 0 H 2 O 2 + 2 H+ + 2 e– (meio ácido) (× 5) 2 Mn. O 4– + 5 H 2 O 2 + 6 H+ 2 Mn 2+ + 5 O 2 + 8 H 2 O +4 +7 (× 2) Mn. O 4– + 2 H 2 O + 3 e– Mn. O 2+ 4 HO– (meio alcalino) (× 3) -1 H 2 O 2 + 2 HO– 0 O 2 + 2 H 2 O + 2 e– (meio alcalino) 2 Mn. O 4– + 3 H 2 O 2 2 Mn 2+ + 5 O 2 + 2 HO– + 2 H 2 O

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação do Fe(II) por KMn. O 4 (em meio ácido) +2 +7 Mn. O 4¯(aq) +2 Fe 2+(aq) Mn 2+(aq) +3 Fe 3+ (aq) CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Na. NO 2 por KMn. O 4 (meio ácido) +2 +7 Mn. O 4– +3 NO 2 –(aq) KMn. O 4 Mn 2+(aq) +5 NO 3– (aq) Na. NO 2 CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Na. NO 2 por KMn. O 4(meio alcalino) KMn. O 4 Na. NO 2 CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Vamos escrever as correspondentes equações: +7 +2 (× 1) Mn. O 4– + 8 H+ + 5 e– Mn 2+ + 4 H 2 O (meio ácido) +2 (× 5) Fe 2+ +3 Fe 3+ + e– (meio ácido) Mn. O 4– + 5 Fe 2+ + 8 H+ Mn 2+ + 5 Fe 3+ + 4 H 2 O +7 (× 2) Mn. O 4 + 8 (× 5) +3 – H+ + 5 e– +4 Mn 2+ + 4 H 2 O (meio ácido) +5 NO 2– + H 2 O NO 3– + 2 H+ + 2 e– (meio ácido) 2 Mn. O 4– + 5 NO 2– + 6 H+ 2 Mn 2+ + 5 NO 3– + 3 H 2 O

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Fe 2+ por K 2 Cr 2 O 7 (meio ácido) +6 Cr 2 O 7 2– (aq) +2 Fe 2+(aq) +3 Cr 3+(aq) +3 Fe 3+ (aq) CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de Na. HSO Ácido 3 por K 2 Cr 2 O 7 (meio ácido) +6 Cr 2 O 7 2– (aq) +4 +3 Cr 3+(aq) +6 HSO 3–(aq) SO 42– (aq) Cr 2 O 72 -(aq) CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Oxidação de H 2 O 2 por K 2 Cr 2 O 7 (meio ácido) +6 Cr 2 O 7 2– (aq) -1 H 2 O 2(aq) +3 Cr 3+(aq) 0 O 2 (g) H 2 O 2 CLICAR

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Vamos escrever as correspondentes equações: +6 +3 (× 1) Cr 2 O 72– + 14 H+ + 6 e– 2 Cr 3+ + 7 H 2 O (meio ácido) +2 Fe 2+ (× 6) +3 Fe 3+ + e– (meio ácido) Cr 2 O 72– + 6 Fe 2+ + 14 H+ 2 Cr 3+ + 6 Fe 3+ + 7 H 2 O +3 +6 (× 1) Cr 2 O 72– + 14 H+ + 6 e– 2 Cr 3+ + 7 H 2 O (meio ácido) +4 +6 (× 3) HSO 3– + H 2 O SO 42– + 3 H+ + 2 e– (meio ácido) Cr 2 O 72– + 3 HSO 3– + 5 H+ 2 Cr 3+ + 3 SO 42– + 4 H 2 O

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Acerto de equações de oxidação-redução Cr 2 O 72– + 14 H+ + 6 e– 2 Cr 3+ + 7 H 2 O (meio ácido) Notar que o número de oxidação do Cr passa de +6 a +3 e, como são dois átomos de Cr, o número de electrões em jogo é de 2 x 3 = 6. Agora acertam-se as cargas com partículas H+. Terão de ser 14 H+ para dar uma carga 6+ no primeiro membro da equação (igual à carga 6+ do segundo membro - 2 Cr 3+). Finalmente acertam-se os átomos de hidrogénio: 7 moléculas de água = 14 átomos de hidrogénio.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução Este é o melhor método para acertar equações de oxidação-redução: 1 – A partir da variação dos números de oxidação, escrever o número de elctrões em jogo. 2 – Acertar as cargas com H+ ou HO–. 3 – Acertar os átomos de H ou de O. Experimente e verifique como é fácil e cómodo.

Carlos Corrêa – Reacções de oxidação-redução