Teoria
Fala aí! Seja bem vindo ao Responde Aí! Bora conversar sobre reações redox?
Uma reação redox, também chamada de oxidação–redução é uma reação que envolve a transferência de elétrons entre espécies químicas.
Confere aqui em baixo um vídeo com tudo o que você precisa pra entender o que é uma reação redox 👇👇👇
Ou continua comigo no textinho! 😉
O Que São Reações Redox?
Reações redox são reações onde acontece a transferência de elétrons!
Durante uma reação redox, algumas espécies sofrem oxidação, ou seja, a perda de elétrons, enquanto outras sofrem redução, ou seja, o ganho de elétrons.
Se liga no exemplo abaixo:
No exemplo a cima a gente vê o zinco saindo do estado sólido com NOX igual a zero e indo para o estado aquoso com NOX igual a
Na reação de oxidação, o NOX da espécie química vai aumentar (porque quem perde elétrons fica mais positivo).
Já na redução, como os caras ganham elétrons, o que faz com que o NOX diminua. Acima vemos o cobre indo do NOX
Vemos que a oxidação e a redução tem que acontecer juntas!
Então durante uma reação redox, pra organizar nosso raciocínio, temos uma semi-reação de oxidação e uma semi-reação de redução acontecendo. Juntas elas formam a reação global.
Reação de oxidação:
Em uma semi-reação representamos um par redox, ou seja, dois caras do mesmo elemento mas com NOX diferentes. Representamos também os elétrons ganhos e perdidos.
Elétrons ganhos ficam nos reagentes e os perdidos ficam nos produtos, como se estivessem sendo “produzidos” na reação.
Confere esse exemplo da semi-reação de oxidação do zinco:
O zinco esta se oxidando, isso é, perdendo elétrons. Portanto chamamos ele de agente redutor!
Reação de Redução:
Agora a semi-reação de redução do cobre:
Aqui o cobre esta reduzindo, ganhando elétrons. Logo ele é o agente oxidante!
Reação Global:
A reação global é uma soma simples das semi-reações de oxidação e de redução. Na reação global NUNCA aparecem elétrons, porque os elétrons “produzidos” na reação de oxidação são “consumidos” na reação de redução. Na verdade, os elétrons são transferidos.
NOX - Número de Oxidação
O número de oxidação (NOX) de um elemento é a carga elétrica, positiva ou negativa, atribuída a esse elemento dentro de uma molécula ou composto iônico.
Podemos considerar, por exemplo, o cloreto de sódio,
No cloreto de sódio, o íon
É importante observar que o composto é neutro, isso é, sua carga final é igual a zero!
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Como Identificar as Reações Redox?
Pra a gente entender melhor como esse negócio de reação redox funciona, vamos pegar um exemplo:
Em uma reação redox, alguém perde elétrons e alguém ganha, certo?
Então olhamos o NOX inicial de cada elemento:
Agora a gente pode observar quem ganhou e quem perdeu elétrons:
É muito importante observar que o magnésio perde EXATAMENTE a mesma quantidade de elétrons que o oxigênio ganha!
Podemos ver também que, como o magnésio oxida, ele é o agente redutor. Já o oxigênio que reduz é o agente oxidante!
Como determinar o NOX de um elemento?
Se você ainda ficou com dúvida de como determinar o NOX de um elemento, temos cenas pós créditos pra você! 😍
Confere só essa listinha com “regras” para o cálculo do número de oxidação em diferentes compostos:
- Substâncias simples tem NOX igual a zero!
- O NOX de íons é igual a sua carga!
- Alguns elementos possuem NOX fixo:
- Metais alcalinos têm NOX
- Metais alcalinos terrosos, têm NOX +2
- Metais alcalinos têm NOX
- O hidrogênio tem NOX +1 sempre que tiver ligado a outro ametal, se tiver ligado a um metal tem NOX -1, já que tem eletronegatividade maior!
- A soma dos NOX de moléculas neutras tem que ser igual a zero. Para íons, a soma dos NOX vai ser igual a carga do íon!
- Ex: Sabemos que o NOX do potássio é +1, logo o NOX do cloro é -1.
- Ex: Sabemos que o NOX do hidrogênio ligado a ametal é +1, então o NOX do nitrogênio tem que ser -3 para que a soma dos NOX seja +1:
- Oxigênio tem NOX
, exceto se estiver sozinho, ligado ao flúor ou se tiver formando compostos chamados peróxidos ou superóxidos.
- Ametais fazendo ligações iônicas diretamente com metais tem NOX que lhe permite completar o octeto.
- Os demais NOX são ajustados para que a carga das substâncias e íons sejam obedecidas.
Ou seja, pros outros elementos não existe muita regra. Vamos calcular o NOX da galera por diferença.
Fica tranquilo que tem exercícios de fixação resolvidinhos pra você praticar.
NOX - Número de Oxidação
Como Identificar as Reações Redox?
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Elaboração própria.
Calcule os NOX nas substâncias abaixo.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
Passo 1
a) Para o Hélio, substância simples, não tem complicação. NOX zero!
Passo 2
b) No , precisamos começar pela regra do hidrogênio. Começando pela do oxigênio dá ruim. Então não esquece que a do hidrogênio é mais forte que a do oxigênio, ok?
Atribuindo NOX pra cada hidrogênio, com dois hidrogênios temos . Assim, os dois oxigênios devem ter NOX total . Ou seja, cada um com NOX .
Como o NOX do oxigênio nessa substância é , chamamos o de peróxido de hidrogênio.
Passo 3
c) No , precisamos começar pela regra dos metais alcalinos. Começando pela do oxigênio dá ruim. Então não esquece que a dos metais alcalinos é mais forte que a do oxigênio, ok?
Atribuindo NOX pro sódio, os dois oxigênios devem ter NOX total . Ou seja, cada um com NOX .
Como o NOX do oxigênio nessa substância é , chamamos o de superóxido de sódio.
Passo 4
d) Para o vamos começar pela regra do hidrogênio, que fica com NOX . Em seguida atribuímos NOX pra cada oxigênio. Com quatro oxigênios temos NOX total . Considerando o do hidrogênio, o precisa ter NOX pra que a substância como um todo seja neutra.
Passo 5
e) não tem complicação. Em substância simples o NOX é zero.
Passo 6
f) No , atribuímos NOX pra cada oxigênio. Com três oxigênios temos um total de . Para que a carga total do íon seja , o nitrogênio fica com NOX +5.
Passo 7
g) No atribuímos NOX pra cada oxigênio. Com quatro oxigênios temos um total de . Para que a carga total do íon seja , o enxofre fica com NOX +6.
Passo 8
h) No e sempre que um cara sozinho aparecer com carga, não tem mistério. A carga é o NOX. No caso, o NOX do cromo aqui é .
Passo 9
i) No o oxigênio tem NOX . Para que o íon tenha carga total , o precisa ter NOX .
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
Exercício Resolvido #2
Elaboração própria.
Nas reações abaixo, identifique o NOX de todos os átomos, os processos de oxidação e redução e os agentes oxidante e redutor.
a)
b)
c)
Passo 1
a) Seguindo as nossas regrinhas podemos dizer que:
- Nas substâncias simples e , o NOX será zero.
- O , como metal alcalino terroso, terá NOX .
- O oxigênio no terá NOX , para que a carga total da substância seja zero.
- No o oxigênio tem o NOX “padrão” , e o carbono fica com NOX , para que a carga total da substância seja zero.
- Nas substâncias simples e , o NOX será zero.
- O terá NOX , conforme indicado.
- Na água (), o hidrogênio tem NOX e o oxigênio, NOX .
- Na hidroxila (), o hidrogênio tem NOX e o oxigênio, NOX .
-
Assim:
Observando quem tem o NOX diminuído e quem tem o NOX aumentado, podemos identificar os processos REDOX.
Tal que o será o agente redutor e o o agente oxidante.
Passo 3
c) Seguindo as nossas regrinhas podemos dizer que:
- No , substância simples, o NOX será zero.
- No , cada (metal alcalino) tem NOX e cada tem NOX . Com e , temos NOX total . Para que a substância seja neutra, os dois cromos juntos devem ter NOX , tal que o NOX individual deles será .
- No , cada tem NOX e cada tem NOX . Com e , temos NOX total . Para que a substância seja neutra, o deve ter NOX .
- No cada O tem NOX . Com dois oxigênios o carbono deve ter NOX para manter a neutralidade da substância.
- O ânion sulfato tem carga . Portanto, nesse íon cada oxigênio tem NOX (como normalmente) e o enxofre tem NOX .
- Como cada sulfato tem carga , com três sulfatos temos carga total , que deve ser balanceada por uma carga dos dois cromos. Assim, cada cromo fica com carga (e NOX) .
- No o metal alcalino fica com NOX e o sulfato fica com o NOX conforme já calculamos.
- Na água o hidrogênio tem seu NOX normal e o oxigênio seu NOX normal .
Assim:
Observando quem tem o NOX diminuído e quem tem o NOX aumentado, podemos identificar os processos REDOX.
O será o agente oxidante, uma vez que o magnésio sofre redução.
O será o agente redutor, porque o carbono sofre oxidação.
Passo 2
b) Seguindo as nossas regrinhas podemos dizer que:
Assim:
Observando quem tem o NOX diminuído e quem tem o NOX aumentado, podemos identificar os processos REDOX.
Tal que o será o agente redutor e o , o agente oxidante.
Resposta
a)
Ag. redutor:
Ag. oxidante:
b)
Ag. redutor:
Ag. oxidante:
c)
Ag. redutor:
Ag. oxidante:
Exercício Resolvido #3
Elaboração própria
Dadas as semi-reações abaixo, identifique qual representa a oxidação, qual representa a redução e encontre a reação global devidamente balanceada.
a)
b)
c)
Passo 1
a) Quando o zinco () passa de NOX zero para NOX , ele está sofrendo oxidação, perdendo elétrons, aumentando NOX (OPA).
Quando o cobre () passa de NOX para NOX zero, ele está sofrendo redução, ganhando elétrons, diminuindo NOX (RGD).
Juntando as semi-reações de oxidação e de redução, formamos a reação global, conforme:
Note que os elétrons “produzidos” na oxidação são “consumidos” na redução. Na verdade eles são transferidos durante uma reação REDOX.
Na reação global nunca aparecem elétrons.
Passo 2
b) Quando o zinco () passa de NOX zero para NOX , ele está sofrendo oxidação, perdendo elétrons, aumentando NOX (OPA).
Quando a prata () passa de NOX para NOX zero, ela está sofrendo redução, ganhando elétrons, diminuindo NOX (RGD).
Para juntar as duas semi-reações, no entanto, precisamos que o número de elétrons perdidos pelo zinco seja igual ao número de elétrons ganhos pela prata. Como fazemos isso? Multiplicando a semi-reação de redução pelo fator .
Assim que o número de elétrons nas duas semi-reações são igualados, podemos formar a reação global.
Passo 3
c) Quando o manganês () passa de NOX para NOX , ele está sofrendo redução, ganhando elétrons, diminuindo NOX (RGD).
Quando o carbono () passa de NOX para NOX, ela está sofrendo oxidação, perdendo elétrons, aumentando NOX (OPA).
Mais uma vez, para juntar as duas semi-reações, precisamos que o número de elétrons perdidos na redução seja igual ao número de elétrons ganhos na oxidação. Como fazemos isso? Multiplicando a semi-reação de redução pelo fator e a de oxidação pelo fator . Assim, ambas ficarão com elétrons.
Vamos ver como isso funciona:
Com os números de elétrons iguais nas duas semi-reações, formamos a reação global. Note que o número de também foi simplificado.
Resposta
a)
b)
c)
Exercício Resolvido #4
Peter Atkins & Loretta Jones. Princípios da Química, 5ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2012, pp 519-Teste 13.1A.
O cobre reage com ácido nítrico diluído para formar nitrato de cobre (II) e o gás óxido nítrico, . Escreva a equação iônica simplificada da reação.
Passo 1
Vamos escrever uma reação do cobre metálico (NOX ) com ácido nítrico diluído (ou seja, em meio aquoso), formando os produtos indicados:
Observe que escrevemos o ácido nítrico, , na sua forma aquosa, ou seja, dissociada em e . Fizemos o mesmo com o nitrato de cobre (II), . E não nos preocupamos em balancear nada, pois faremos isso nos próximos passos, beleza? Sabemos, por exemplo, que aquele nitrato não pode aparecer dos dois lados (reagentes e produtos) da nossa reação global.
Passo 2
Vamos calcular o NOX da galera, pra descobrir quem está sofrendo oxidação e quem está sofrendo redução.
Como o cobre está passando do NOX para NOX , ele está sofrendo oxidação. Já o nitrogênio, que passa do NOX para NOX , está sofrendo redução.
Passo 3
Hora de montar as semi-reações de redução e oxidação:
Semi-reação de oxidação:
Semi-reação de redução:
Colocamos porque cada , ao passar de NOX para NOX , ganha elétrons. Mas a semi-reação de redução não está balanceada! Observe que no lado dos reagentes temos 4 cargas negativas, enquanto o lado dos produtos está neutro.
Como resolvemos isso? Como estamos em meio ácido, podemos adicionar nos reagentes, pra neutralizar todas aquelas cargas negativas. Precisamos de para atingir a neutralidade de cargas.
Acabou? Ainda não!
Agora a gente pode ver que o número de átomos não ficou balanceado! Nos reagentes temos que não aparecem nos produtos. Além disso, temos nos reagentes e apenas nos produtos.
Solução: adicionar água no lado oposto ao que adicionamos .
Beleza, semi-reação de redução pronta!
Passo 4
Agora é hora de fazer a reação global.
Podemos simplesmente juntar as duas semi-reações? Não. Por quê? Porque o número de elétrons não está balanceado!
Com na semi-reação de oxidação e na semi-reação de redução, precisamos multiplicar a primeira por e a segunda por .
Olha aí como vai ficar:
A equação iônica simples da reação é a reação global:
Na equação iônica simples não aparecem os íons expectadores. Aqueles que apareceriam nos reagentes e produtos, não sofrendo alterações durante a reação. Aparecem os íons envolvidos na reação REDOX e substâncias metálicas e moleculares.
Resposta
Exercício Resolvido #5
Peter Atkins & Loretta Jones. Princípios da Química, 5ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2012, pp 522-Teste 13.2A.
Uma solução de íons hipoclorito, em meio alcalino, reage com hidróxido de crômio (III) sólido para dar íons cromato e íons cloreto, em água. Escreva a equação iônica simplificada da reação.
Passo 1
A gente vai começar escrevendo uma reação entre íons hipoclorito () e hidróxido de crômio III (), formando íons cromato () e cloreto (), sem se preocupar com o balanceamento. Mas precisamos ficar atentos que estamos em meio aquoso, portanto todos os íons vão ser escritos com aquele subscrito (aq). Já o hidróxido está sólido, por isso, não vamos escrever ele na forma dissociada ok? Começa assim:
Passo 2
Vamos calcular o NOX da galera, pra descobrir quem está sofrendo oxidação e quem está sofrendo redução.
Como o cloro está passando do NOX para NOX , ele está sofrendo redução. Já o cromo, que passa do NOX para NOX , está sofrendo oxidação.
Passo 3
Hora de montar as semi-reações de oxidação e redução:
Semi-reação de oxidação:
Colocamos os porque cada , ao passar de NOX para , está perdendo 3 elétrons.
Mas dessa forma, temos 5 cargas negativas nos produtos e nenhuma nos reagentes. Como resolver esse problema? Em meio básico/alcalino (como dito no enunciado), podemos adicionar a vontade nas nossas reações. Por isso, vamos balancear as cargas entre reagentes e produtos assim:
Cargas balanceadas! Mas agora precisamos balancear o número de e entre os membros da reação. Fazemos isso adicionando água ao membro oposto em que adicionamos o . Com nos reagentes, precisamos de moléculas de água nos produtos.
Semi-reação de redução:
Colocamos porque cada , ao passar de NOX para NOX , ganha elétrons. Mas a semi-reação de redução não está balanceada! Observe que temos 3 cargas negativas nos reagentes e apenas nos produtos.
Como resolvemos isso? Vamos adicionar no lado “carente” de cargas negativas. E já sabemos que precisamos colocar água no outro lado pra balancear os átomos.
Beleza, semi-reações prontas!
Passo 4
Agora é hora de fazer a reação global.
Podemos simplesmente juntar as duas semi-reações? Não. Por quê? Porque o número de elétrons não está balanceado!
Com na semi-reação de oxidação e na semi-reação de redução, precisamos multiplicar a primeira por e a segunda por .
Olha aí como vai ficar:
Além de cortar os elétrons, a gente precisou cortar água e hidroxila, que apareceriam dos dois lados da reação global.
A equação iônica simples da reação é a reação global:
Na equação iônica simples não aparecem os íons expectadores. Aqueles que apareceriam nos reagentes e produtos (como os que cortamos ou algum que esteja com o , ou com o cloreto), não sofrendo alterações durante a reação. Aparecem os íons envolvidos na reação REDOX e substâncias metálicas e moleculares.
Resposta
Exercício Resolvido #6
Elaboração própria
A reação de decomposição do dicromato de amônio é dada pela seguinte equação:
Essa reação é muito interessante, pois há a liberação de luz e a grande quantidade de moléculas gás acaba por projetar partículas dos sólidos no ar. Devido a isso essa reação é muito usada em feiras de ciências para representar um vulcão.
Aponte o elemento que sofre redução e diga quantos elétrons são transferidos nessa reação
Passo 1
quem reduziu?
Note que o cromo no fim da reação formou o óxido de cromo III, , portanto já sabemos que este vai possuir a carga +3 ao fim da reação. No cromato de amônio o nox dele é +6 logo ele se reduziu.
Passo 2
A transferência de elétrons.
Nessa reação vimos que cada cromo vai do nox +6 para o nox +3, ou seja, cada átomo desse elemento ganha 3 elétrons. Seguindo essa lógica, na reação há a transferência de 6 elétrons.
Resposta
Na reação há a transferência de 6 elétrons.
Exercício Resolvido #7
Elaboração própria
O peróxido de hidrogênio, , é um composto químico amplamente usado para reações redox. Quando este reage com íons iodeto em meio a ácido forma como produto água e iodo molecular, . Apresente a reação citada devidamente balanceada.
Passo 1
quem oxidou e quem reduziu?
Os íons iodeto ao reagir formaram o iodo molecular, I2, portanto ele se oxidou.
O peróxido de hidrogênio,, foi reduzido ao formar a água
Passo 2
Semi-reação de oxidação
Nessa reação teremos:
A primeira coisa que devemos observar no balanceamento da semi-reação é que a quantidade de cada átomo deve ser igual em ambos os lados, e por isso vamos multiplicar o íon iodeto por 2.
Agora vamos olhar a variação de elétrons. O nox do Iodo muda de -1 para 0
Logo cada Iodo perde 1 elétrons, como são dois átomos há perda de 2 elétrons nessa semi-reação.
Passo 3
Semi-reação de redução
O peróxido de hidrogênio reage formando água
Inicialmente observamos que falta oxigênio do lado direito e por isso multiplicamos a quantidade de água por 2.
E agora vê-se que há menos átomos de hidrogênio no reagente que no produto, como a reação é feita em meio ácido vamos adicionar íons H+ para reparar isso.
Finalmente vamos verificar a variação de elétrons. O oxigênio é reduzido e cada átomo vai do nox -1 para o -2, logo cada átomo ganha um elétron, já que na reação são dois átomos de oxigênio, esse semi-reação consome 2 elétrons.
Passo 4
Reação global
Agora é só combinar as reações de forma que os elétrons consumidos e liberados em cada reação sejam iguais.
Como a quantidade de elétrons já é idêntica basta somar as 2 semi-reações.
Resposta
Exercício Resolvido #8
Elaboração própria
Em um tubo de ensaio adicionou-se de solução de permanganato de potássio, , solução de ácido sulfúrico, , e de solução de água oxigenada, peróxido de hidrogênio, . Após a agitação observou-se que a coloração violeta típica do íon permanganato desaparece havendo a formação do sulfato de manganês II e também o de sulfato de potássio, além da liberação de gás oxigênio. Com base nisso apresente a reação citada devidamente balanceada.
Passo 1
quem oxidou e quem reduziu?
Note que o permanganato de potássio no fim da reação formou o sulfato de manganês, portanto já sabemos que este vai formar um íon de carga +2 ao fim da reação. No permanganato de potássio o nox do Mn é +7 logo ele se reduziu.
O peróxido de hidrogênio ao reagir formou a molécula , então o seu nox vai de -1 no peróxido para 0 no oxigênio. Ele se oxidou.
Passo 2
Semi-reação de redução
Nessa reação teremos:
A primeira coisa que devemos observar no balanceamento da semi-reação é que a quantidade de cada átomo deve ser igual em ambos os lados, e por isso vamos multiplicar o permanganato de potássio por 2 assim teremos 2 potássios do lado esquerdo também
Agora vamos colocar um 2 ali no MnSo4 para ter dois Mn de cada lado
Falta ainda colocar nessa reação as moléculas de ácido sulfúrico
Como há 3 enxofres no produto vamos multiplicar o ácido sulfúrico por 3
Como podemos ver nessa semi-reação ainda vai ser preciso adicionar a água para completar o seu balanceamento.
O número de moléculas de água vai ser calculado com base na quantidade de oxigênio que falta para as quantidades desse átomo estarem equilibradas, nesse caso serão 8 moléculas de água.
Finalmente, para terminar o balanceamento dos átomos basta completar o número de hidrogênios com íons H+, como faltam do lado dos reagentes, basta colocar mais 10 íons desse lado.
A semi-reação está completa do ponto de vista dos átomos, precisamos agora ver quantos elétrons são ganhos pelo Mn. Esse elemento saiu do nox +7 para o nox +2, logo cada Mn ganhou 5 elétrons, e, portanto, a reação como um todo vai necessitar de 10 elétrons.
Passo 3
Semi-reação de oxidação
Nessa reação teremos:
Aí falta apenas H do lado direito da reação, vamos completar com íons H+.
Em termos de átomos essa semi-reação já foi balanceada, falta agora ver a perda de elétrons. Como o nox do oxigênio vai de -1 no peróxido para 0 no oxigênio, cada átomo perdeu 1 elétron, logo como são 2 átomos nessa semi-reação há a perda de 2 elétrons.
Passo 4
Reação global
Agora é só combinar as reações de forma que os elétrons consumidos e liberados em cada reação sejam iguais.
Como a quantidade de elétrons é diferente é preciso multiplicar a reação do peróxido por 5, assim as quantidades de elétrons se igualam. Após isso é só somar.
