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Olinda Monteiro([email protected])

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Olinda Monteiro ([email protected])

Departamento de Química e Bioquímica

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Números de oxidação e

Reações Redox

Ciências da Arte e do Património

Química e Física dos Materiais II

(Materiais Inorgânicos)

Aula 4

1

Ciências da Arte e do Património - Química e Física dos Materiais II (2012/2013)

Números de oxidação (mais usuais) dos elementos

2

Estados de oxidação possíveis dos metais de transição

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Número de oxidação dos elementos

1. Nos elementos livres (no estado não combinado) cada

átomo tem número de oxidação zero

Na, Be, K, H2, O2, P4

2. Nos iões monoatómicos o número de oxidação é igual à

carga do ião

Li+ (+1); Fe3+ (+3); O2- (2-)

3. O número de oxidação do oxigénio é (-2). Excetua-se o ião

peróxido (ex. o peróxido de hidrogénio, H2O2) em que é (-1)

4


4. O número de oxidação do hidrogénio é +1, exceto quando está ligado a

metais em compostos binários. Nestes casos o seu número de oxidação

é -1 (ex. LiH, NaH).

5. No Grupo I é +1, no Grupo II é +2 e no Grupo 7 é sempre -1.

6. A soma dos números de oxidação de todos os átomos de uma

molécula (ou ião) é igual à carga da molécula (ou do ião)

exemplo: calcular os números de oxidação de todos os átomos no HCO3-?

HCO3- O= -2 C= ???

1 + 3x(-2) + x = -1 x = +4

Número de oxidação dos elementos

5


Acerto de reacções redox

Ex: A oxidação do Fe2+ a Fe3+ pelo ião Cr2O72- numa solução ácida

1. Escreva a equação não acertada da reacção na forma iónica

Fe2+ + Cr2O72- Fe3+ + Cr3+

2. Identifique os estados de oxidação de cada espécie e separe a equação

em duas semi-reacções

Oxidação: Fe2+ Fe3++2 +3

Redução: Cr2O72- Cr3+

+6 +3

6


3. Acerte todos os átomos , à excepção de O e H, separadamente em cada semi-

reacção:

4. Adicione H20 para acertar os átomos de O e H+ para acertar os átomos de

hidrogénio

Fe2+ Fe3+

Cr2O72- 2Cr3+

Fe2+ Fe3+

Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O

14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O

7


5. Adicione eletrões a um dos lados de cada semi-reacção para acertar as

cargas

6. Se for necessário, multiplique as semi-reacções por coeficientes apropriados

de forma a que o número de eletrões nas duas semi-reacções seja igual

Fe2+ Fe3+ + e-

6e- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O

6Fe2+ 6Fe3+ + 6e-

6e- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O

(x 6)

(x 1)

8


7. Somar as duas semi-reacções e verificar se a equação final está acertada.

Os electrões em ambos os lados devem anular-se mutuamente

6Fe2+ + 14H+ + Cr2O72- 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

6Fe2+ 6Fe3+ + 6e-

6e- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2ORedução:

Oxidação:

8. Verifique se o número de átomos e cargas está certo

6 x 2 + 14 x 1 - 2 x 1 = 24 = 6 x 3 + 2 x 3

9. Para reacções em soluções básicas, adicione OH- a ambos os membros da

equação por cada H+ que apareça na equação final

9


Agentes oxidantes e redutores

Agente oxidante é a espécie que permite que outra espécie se oxide.

Os agentes oxidantes sofrem redução

Agente redutor é a espécie que permite que a outra espécie se reduza

Os agentes redutores sofrem oxidação

De uma forma genérica considera-se:

R → O + ne- (oxidação)

O + ne-→ R (redução)

Exemplo: redução do cloreto de ferro (II) pelo KMnO4 (oxidante)

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Agentes redutores e respetivas reações de oxidação

11


Agentes oxidantes e respectivas reações de redução

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Reações redox ou de oxi-redução

As reações redox são reações de transferência de eletrões entre agentes

redutores e agentes oxidantes, podendo dar lugar a uma conversão de

energia química em energia elétrica.

As reações redox podem envolver apenas espécies solúveis:

Processos em meio homogéneo:

Fe2+ + Cr2O72-

→ Fe3+ + Cr3+

As reações redox podem também ocorrer entre uma espécie sólida e espécies

iónicas em solução.

Neste caso podem originar, por exemplo:

Processos de corrosão de metais e ligas metálicas

13


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a) Sódio em Na

b) Hidrogénio em H2O

c) Oxigénio em H2O

d) Cloro em NaCl

e) Cálcio em CaCl2

f) Enxofre em H2SO4

g) Hidrogénio em H2O2

h) Fósforo em H3PO4

i) Oxigénio em O2

j) Manganês em KMnO4

k) Ferro em Fe2O3

l) Azoto em NH3

m) Azoto em HNO3

n) Chumbo em Pb(NO3)2

Diga qual o nº de oxidação das seguintes espécies


2

1- Qual o número de oxidação do crómio em:

a) Na2CrO4

b) K2Cr2O7

2- Qual o número de oxidação de cada elemento nos seguintes compostos:

a) Al2O3

b) OH-

c) NaCl

d) Bi2O3

e)Ag2S

f)ZnO

g)H2


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Complete a seguinte tabela

reação agente redutor agente oxidante

2 Na + Cl2 → 2 NaCl

2 K + H2 → 2 KH

4 Li + O2 → 2 Li2O

2 Na + O2 → Na2O2

2 Na + 2 H2O → 2 Na+ + 2 OH- + H2

2 K + 2 NH3 → 2 K+ + 2 NH2- + H2

2 Mg + O2 → 2 MgO

3 Mg + N2 → Mg3N2

Ca + 2 H2O → Ca2+ + 2 OH- + H2

2 Al + 3 Br2 → Al2Br6

Mg + 2 H+ → Mg2++ H2

Mg + H2O → MgO + H2

Sr + 2 H2O → Sr2+ + 2 OH- + H2


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Considere as seguintes reações de oxidação-redução:

I- Fe(s) + Cu2+ (aq) ----> Fe2+

(aq) + Cu(s)

II- 2 Fe2+(aq) + H2O2 (aq) + 2 H+

(aq) ----> Fe3+(aq) + 2 H2O

III- Au3+(aq) + I−

(aq) ----> Au(s) + I2(s)

IV- Cr2O3(s) + Al(s) ----> Cr(s) + Al2O3(s)

V- Cr2O72−

(aq) + H+(aq) + NO-

2(aq) ----> H2O(l) + Cr3+(aq) + NO3

−(aq)

a. acerte a estequiometria de cada reação

b. identifique o estado de oxidação de cada elemento

c. escreve as semi-reações de oxidação e de redução


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