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Reações com transferência de elétrons:

oxirredução

Prof. Edson Nossol

Uberlândia, 09/09/2016

Química Geral

Número de oxidação: número de cargas que um átomo teria em uma molécula (em um composto iônico) se houvesse transferência completa de elétrons

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

S(s) + O2(g) → SO2(g)

0 0 1+ -1

0 0 -2 4+

Número de oxidação: número de cargas que um átomo teria em uma molécula (em um composto iônico) se houvesse transferência completa de elétrons

0 0 2+ -2

Semi-reações

Regras

1) Elementos livres: número de oxidação zero. H2, Br2, Na, Be;

2) Grupo 1: 1+. Grupo 2: 2+

3) Compostos com oxigênio (MgO, H2O): número de oxidação do

oxigênio é -2. Exceção: H2O2: -1;

4) Hidrogênio: 1+. Exceção: LiH, CaH2. número de oxidação: -1;

5) Flúor: -1. Outros haletos: carga negativa. Exceção: oxiácidos e

oxiânions. ClO-;

6) Molécula neutra: somatório é 0. Íon: igual à carga total do íon.

Regras

Grupo 15

Grupo 16

Grupo 17 O número de oxidação máximo de um não- metal é igual ao número do seu

grupo -10

nitrogênio, 5+.

enxofre, 6+.

cloro, 7+.

O número de oxidação mínimo é igual ao no do

grupo -18.

Exercício: Determine o número de oxidação dos elementos em cada um dos compostos ou íons: (a) óxido de alumínio, Al2O3

(b) Ácido fosfórico, H3PO4

(c) Íon sulfato, SO4-2

(d) Íon dicromato, Cr2O7-2

1) Elementos livres: número de oxidação zero. H2, Br2, Na, Be;

2) Grupo 1: 1+. Grupo 2: 2+

3) Compostos com oxigênio (MgO, H2O): número de oxidação do

oxigênio é -2. Exceção: H2O2: -1;

4) Hidrogênio: 1+. Exceção: LiH, CaH2. número de oxidação: -1;

5) Flúor: -1. Outros haletos: carga negativa. Exceção: oxiácidos e

oxiânions. ClO-;

6) Molécula neutra: somatório é 0. Íon: igual à carga total do íon.

Reações redox

Termita

Fe2O3(s) + 2 Al(s) ----> 2 Fe(s) + Al2O3(s)

Reações redox

Cu(s) + 2 Ag+(aq) ---> Cu2+

(aq) + 2 Ag(s)

Em todas as reações se

alguma espécie está sendo oxidada outra está sendo

reduzida!

Reações redox

Manufatura de metais

Combustíveis

Corrosão

Baterias

Por que estudá-las?

Reações redox

São caracterizadas pela TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS entre um doador e um receptor de

elétrons, resultando em:

1. Aumento do número de oxidação do elemento = OXIDAÇÃO

2. Diminuição do número de oxidação do elemento = REDUÇÃO

Reconhecendo uma reações redox

Corrosão do alumínio

2 Al(s) + 3 Cu2+(aq) --> 2 Al3+

(aq) + 3 Cu(s)

Al(s) - --> Al3+(aq) + 3 e-

Número de oxidação do Al aumenta com a doação de elétrons pelo metal

Dessa maneira, o Al é OXIDADO

Al é o AGENTE REDUTOR na semi-reação

balanceada

Reconhecendo uma reações redox

Corrosão do alumínio

2 Al(s) + 3 Cu2+(aq) --> 2 Al3+

(aq) + 3 Cu(s)

Cu2+(aq) + 2 e- - --> Cu(s)

Número de oxidação do cobre diminui com o ganho de elétrons pelo metal

Dessa maneira, o cobre é REDUZIDO

cobre é o AGENTE OXIDANTE na semi-reação

balanceada

Reconhecendo uma reações redox

Note que as 2 semi-reações se combinam resultando

na equação global

—se usamos 2 mol de Al e 3 mol de Cu2+.

2 Al(s) --> 2 Al3+(aq) + 6 e-

3 Cu2+(aq) + 6 e- --> 3 Cu(s)

-----------------------------------------------------------

2 Al(s) + 3 Cu2+(aq) ---> 2 Al3+

(aq) + 3 Cu(s)

A equação final está balanceada por massa e a carga

Exemplos de agentes redutores e oxidantes

HNO3 é um agente oxidante

2 K + 2 H2O --> 2 KOH + H2

Metais (Na, K, Mg, Fe) são agentes redutores

Metais (Cu) são agentes redutores

Cu + HNO3 --> Cu2+ + NO2

Reconhecendo uma reações redox

Em termos do oxigênio ganha perde

Em termos do halogênio ganha perde

Em termos dos elétrons perde ganha

Tipo de reação Oxidação Redução

Exercício: Identifique quais átomos estão passando por mudanças em seus números de oxidação e classifique as reações como ácido-base, precipitação ou oxirredução.

(a) NaOH(aq) + HNO3(aq) → NaNO3(aq) + H2O(l)

(b) Cu(s) + Cl2(g) → CuCl2(s)

(c) 2 HNO3(aq) + Ca(OH)2(s) → Ca(NO3)2(aq) + H2O(l)

(d) 2 S2O3-2

(aq) + I2(aq) → S4O6-2

(aq) + 2I-(aq)

Tipos de reações redox Combinação

Duas substâncias ou mais se combinam para formar um só produto

Tipos de reações redox Decomposição

Quebra de um composto em dois ou mais componentes

Tipos de reações redox Combustão

Reação com oxigênio com liberação de calor e luz

0 2-

Tipos de reações redox Deslocamento

Um íon (ou átomo) é substituído por outro

hidrogênio

metal

halogênio

Tipos de reações redox Desproporcionamento

Um elemento em determinado estado de oxidação é simultaneamente oxidado e reduzido

Exercício

decomposição combinação

Deslocamento de metal

Desproporcionamento 4+ 3+ 5+

Balanceamento de equações redox

Oxidação dos íons Fe2+ a íons Fe3+ pelos íons

(Cr2O72-), em meio ácido, produzindo Cr3+.

3) Balancear os átomos e a carga (O e H por último)

O: adicionar H2O H: adicionar H+

meio ácido

1) Escrever a equação não balanceada

2) Separar a equação em semi-reações

Oxidação dos íons Fe2+ a íons Fe3+ pelos íons

(Cr2O72-), em meio ácido, produzindo Cr3+.

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

1) Escrever a equação não balanceada

-

2) Separar a equação em semi-reações

3) Balancear os átomos e a carga (O e H por último)

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

3) Balancear os átomos e a carga (O e H por último)

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

A reação é em meio básico!

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

forma água

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

8 H2O

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

3) Balancear os átomos e a carga (O e H por último)

cada O: adicionar dois OH- no lado necessário e uma

H2O no outro cada H: uma H2O lado necessário e um OH- no outro

meio básico

+ 4 OH- + 2 H2O + 3e-

4) Somar as semi-reações

no de elétrons deve ser igual

Escrever a equação iônica balanceada da oxidação do íon iodeto (I-)

pelo íon permanganato (MnO4-), em solução básica, originando iodo

molecular e óxido de manganês(IV), (MnO2).

+ 4 OH- + 2 H2O + 3e-

(x3)

(x2)

Exercício: Balancear as seguintes reações:

(a) Fe2+ + MnO4- → Fe3+ + Mn2+

(meio ácido)

(b) CrO2- + ClO- → CrO4

2- + Cl- (meio básico)

(c) Qual volume de uma solução 0,0200 mol L-1 de KMnO4 é

necessário para oxidar 40,0 mL de uma solução 0,100 mol L-1 de

FeSO4 em ácido sulfúrico?

cada O: adicionar dois OH- no lado necessário e uma

H2O no outro cada H: uma H2O lado necessário e um OH- no outro

meio básico

O: adicionar H2O H: adicionar H+

meio ácido

Exercício: Balancear as seguintes reações:

(a) Fe2+ + MnO4- → Fe3+ + Mn2+

(meio ácido)

(b) CrO2- + ClO- → CrO4

2- + Cl- (meio básico)

(c) Qual volume de uma solução 0,0200 mol L-1 de KMnO4 é

necessário para oxidar 40,0 mL de uma solução 0,100 mol L-1 de

FeSO4 em ácido sulfúrico?

(a) 5Fe2+ + MnO4-

+ 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

(b) 2CrO2- + 3ClO- + 2OH- → 2CrO4

2- + 3Cl- + H2O

(c) 40,0 mL de KMnO4