conceito de oxidação e de redução

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materi kimia untuk mengajar sma kelas 2 lima Mei Becora Dili

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  • 1. 1 A.3 Energia Em Reaes Qumica A energia a capacidade de um sistema para realizar trabalho. Ela no se cria e no se perde mas se transforma. Muitas reao qumica so usadas somente para obter energia. Os exemplos mais importantes envolvem a ingesto de alimentos, que os seres vivos usam para obter energia, e a utilizao de combustiveis, cujo consumo determinante para a qualidade de vida de populaes humanas. A.3.1Reao de Oxidao Reduo Reaes de oxirreduo ocorrem devido transferncia de eltrons entre os reagentes, ocorrendo si-multaneamente um processo de oxidao e um de reduo. No processo de oxidao, por envolver perda de eltrons, h aumento do valor relativo da carga eltrica No processo de reduo, por envolver ganho de eltrons, h diminuio do valor relativo da carga eltrica A combusto da glicose uma delas, est ligada respirao e traduzida pela equao C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l) 3.1.1 Pilhas e Baterias As pilhas e as baterias so exemplos de dispositivos que funcionam com base na transformao de energia qumica em energia elctrica. Nos dias de hoje, a vida no se imagina sem estes dispositivos: as lanternas, os telemveis, os brinquedos e at os carros hbridos ou totalmente movidos com energia eltrica. A primeira pilha foi criada entre 1745-1827, por Alessandro Volta, na Italia as pesquisas e estudos realizados por Galvani influenciaram Volta, que aps mais estudos e pesquisas, desenvolveu um dispositivo formado por prata e zinco ou prata e chumbo ou prata e estanho ou por cobre e estanho. Voc sabe o que ocorre dentro de uma pilha? As pilhas podem ser pequenas, mas esto longe de possuir uma estrutura simples. As pilhas so clulas eletroqumicas com um desenho complexo. A energia qumica se converte em energia eltrica por meio de uma reao de reduo-oxidao. Esse processo ocorre nas trs partes mais importante da pilha: o nodo, o ctodo e o eletrlito.
  • 2. 2 Analisemos o Que se Passa Nesta Pilha: nodo ( polo negativo ) ocorre a semi reao de oxidao, representada pela equao: Zn(s) Zn(aq) + 2e- 2+ Ctodo (polo positivo) ocorre a semi reao de reduo, representada pela equao: 2+ Cu(aq) + 2e- Cu(s) A reao global traduzida por uma equao que a soma destas duas equaes das semireaes: Zn(s) + Cu Zn2+(aq) + Cu(s) 2+ (aq) Representao Simblica da Clulas Galvnicas Para representar uma clulas Galvnica h uma simbologia prpria para o caso da clula da figura 3 seguinte: Ctodo : polo positivo, reduo Zn(s) Zn( aq) Cu (aq) Cu(s) 2+ 2+0 0 Ponte Salina nodo : polo negativo, oxidao As pilhas Comerciais Mais Comuns So de Dois Tipos: Descartveis: pilhas que, uma vez descarregadas, no podem ser recarregadas e tm de ser eliminadas. Recarregveis: podem ser recarregadas, se forem ligadas com dispositivos prprios a uma corrente eltrica, o que permite a sua reutilizao As pilhas descartveis incluem as pilhas Salinas, as pilhas alcalinas e as pilhas de boto As pilhas tm sempre um polo positive e um polo negativo I. Pilhas Salinas Tambm se chamam pilhas secas de carbon-zinco ou pilha de MnO2-Zn, So muitos utilizadas em commando distncia, brinquedos, calculadores e lanternasA pilha seca de carbono zinco foi uma das mais usadas no sculo XX, Estas pilhas tm, inicialmente, uma tenso de 1,5 V, que vai diminuendo durante o seu funcionamento. O invlucro exterior de zinco deteriora-se rapidamente e liberta liquid para o exterior. Por esta razo, quando no se pretende usar os equipamentos, estas pilhas no devem ser deixadas dentro deles.A energia eltrica que este tipo de pilhas fornece deve-se reao qumica que ocorre no seu interior:
  • 3. 3 Ctodo (reduo): Zn(aq) 2+ + 2enodo (oxido): Zn(s) 2MnO2(s)+ H2O(l)+2e Mn2O3(aq)+ + H2O(l) 2NH (aq) + 2NH3(s) + ++2MnO2(s)+ Mn2O3(s)++2NH (aq) + Zn(s) Zn (s) 2+ 2NH3(g) 4 4 II. Pilhas Alcalinas So outra verso de pilha seca, em que em vez do solido NH4Cl contm KOH ou NaOH num gelA reao que ocorre numa pilha alcalina pode ser traduzida pela equao qumica: Zn(aq) 2+ + 2e Ctodo (reduo): nodo (oxido): Zn(s) + + 2e + + + ++ Ag2O(s) H2O(l) 2Ag(s) Ag2O(s) Zn(s) H2O(l) 2Ag(s) Zn(OH)2(aq) 2OH- (aq) Zn(s)+ Algumas vantagens das pilhas alcalinas em relao s pilhas Salinas: Apresetam uma tenso de 1,54V; Duram mais tempo, em media; Funcionam melhor a temperaturas baixas; No vertem liquido para o exterior III.Pilhas de Boto As pilhas de boto so pilhas muito pequenas usadas, por exemplo, em relgios de pulso, calculadoras e outros aparelhos pequenos.Existem pilhas de boto de vrios tamanhos e tipos. Podem se pilhas de mercrio, de xido de prata ou de dioxide de mangans.Na pilha de mercrio o nodo uma amlgama de Zn e Hg, o ctodo uma pasta de xido de mercrio (II) ligada a um boto de ao e o electrlito uma pasta de ZnO e KOH. O recipiente que contm a pilha do ao inoxidvel. A reao que ocorre numa pilha de mercrio pode ser traduzida pela equao qumica: + Ctodo (reduo): + 2enodo (oxido): Zn(s) + +2e + + ++ H2O(l) Zn(s) 2OH- (aq) 2OH _ (aq) ZnO(s)+H2O(l) HgO(s) Hg(l) HgO(s) ZnO(s) Hg(l) A pilha de xido de prata, apesar de cara (porque contm prata), substituiu a de mercrio. Isto porque tem avantagem de no ser poluente e de a sua tenso (1, 5 V) se manter estvel
  • 4. 4 durante um longo periodo de tempo de utilizao. Por isso, utilize-se em implantes medicos, como pacemakers e prteses auditivas, em relgios, calculadores e mquinas fotogrficas A reaco que ocorre numa pilha de xido de prata pode ser traduzida pela equao qumica: Ctodo (reduo): Zn(aq) 2+ + 2enodo (oxido): Zn(s) + + 2e + ++ ++ Ag2O(s) H2O(l) 2Ag(s) Ag2O(s) Zn(s) H2O(l) 2Ag(s) Zn(OH)2(aq) 2OH- (aq) As pilhas de litio-mangans existem no Mercado, como no recarregveis e como recarregveis.Tm a vantage de, teoricamente armazenar uma carga elctrica elevada por quillograma. Num dos tipos mais comuns, um dos plos de dioxide de mangans e outro de grafite, numa rede em que h caties de litio. A baterai um dispositivo eletroqumico que permite armazenar energia qumica para posteriormente se converter em energia eltrica. IV. Acumulador de Chunbo Actualmente, estas baterias so constitudas por um conjunto de seis elementos de pilha de 2V cada ligados em srie, perfazendo a fora electro motriz (f.e.m) de 12 VCada elemento de pilha tem um eltrodo de chumbo e outro de chunbo coberto com xido de chumbo. Estas placas esto mergulhadas numa soluo diluida de cido sulfurico, que o eletrlito.A reao global que ocorre durante a carga de bacteria, ou seja, quando esta fornece corrente elctrica, : + + H2O(l) + Ctodo (reduo): + 2enodo (oxido): + + 2e+ +++ +Pb(s) HSO4 _ (aq) PbSO4(s) H+ (aq) PbO2(s) PbSO4(s)HSO4 _ (aq) 3H+ (aq) Pb(s) HSO _ 4(aq) 2H+ (aq) 2PbSO4(s) 2H2O(l) O estado de carga da bateria pode ser analisado a concentrao ou a densidade da soluo de cido sulfurico. A concentrao deste componente vai recarga contenhoH2SO4 baterai cerca 1, 25 g/ml at 1, 30 g/ml,diminuido at 1, 20 g/ml baterai H2SO4 precisa recarga. A reao que ocorre na recarga a inversa da que ocorre na descarga, ou seja: + Ctodo (reduo): + + ++ nodo (oxido): + + 2e+ + + + + 2H2O(l) PbSO4(s) H + (aq) 2e Pb(s) HSO (aq)4 _ PbSO4(s) 2H2O(l) PbO2(s) HSO (aq)4 _ 3H+ (aq) 2PbSO4(s) Pb(s) PbO2(s) HSO (aq)4 _ 2H+ (aq)
  • 5. 5 V. Baterias de Ies Litio As baterias com ies de ltio vieram substituir as e ltio metlico, pois este oxide-se facilmente: reage violentamente com gua, inflama-se, etc. depois de se registarem acidentes com a sua utilizao em telemveis, a pilha recarregvel de ltio foi retirada do Mercado. A substituio foi feita com os chamados compostos de intercalao. Estes so formados por slidos cristalinos entre os quais existe grafite em que se integra ltio atomico, KOH, MnO2, Mn(OH)3 e C. equao Qumica: Li (s) 0 Li+(no tm solvente qua) KOH(pasta salina) MnO2, Mn(OH)3, C
  • 6. 6 3.1.2 Conceito de Oxidao e de Reduo 1. Oxidao processo que resulta na perda de um ou mais electrons pelas substncia (tomos, ions, ou molculas) Seu estado de oxidao alfra-se para valores mais positivas 2. Reduo processo que resulta em ganho de um ou mais electrons pelas substncias (tomos, ions ou molculas) Seu estudo de oxidao atinge valores mais negativas. Agente oxidante aquele que aceita electrons e reduzido durante o processo Agente redutor aquele que perde electrons e que se oxide no processo a. Oxidao o aumento do nmero de oxidao +Fe0(s) O2(g) Fe2O3(s) Fe= +2 Fe= +3 aumenta = 1 Mg = 0 O2(g) 2 MgO(s)2 Mg(s) + Mg = +2 aumenta = 2 b. Reduo a diminuio do nmero de oxidao. +Fe(s) O2(g) Fe2O3(s) O= o O= -2 Reduz = 2 +4NH3(g) +5 O2(g) +H2O(l) O2(g)4NO (g)2 N = +5 N = +4Reduz = 1 Posteriormente, estes conceitos foram alterados, aps a descoberta dos eletres, chegou- se concluso de que as reao de oxidao-reduo envolvem a transferncia de eletres de uma espcie qumica para outra actualmente, diz-se: Uma espcie oxide-se quando perde eletres; Uma espcie reduz-se quando ganha eletres Contudo, a reduo no so atos independents, isto , uma espcie no no se pode oxidar se uma outra no se reduzir Voltando ao exemplo do xido de magnsio Quando um tomo de magnsio se Oxida, perde dois electres: Mg + ? Mas se ocorre uma oxidao, qual o Agente que a produz? Essa oxidao pode ser produzida por um tomo de oxignio da molcula de oxignio, que ganha dois eletres, ou seja o oxignio reduz-se O2 + Mg2+ 2 e- 4 -e 2 O 2- Os eletres, como qualquer material, no so criados nem destrudos numa reao
  • 7. 7 qumica. Assim, a oxidao e a reduo tm de estar associadas e o nmero de eletres perdidos por uma espcie tem que ser igual ao nmero de eletres g

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