química tecnológica materiais oxidação e redução

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  • Qumica Tecnolgica Materiais Oxidao e Reduo
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  • Teoria de oxidao e reduo Oxidao o processo qumico em que uma substncia perde eltrons. O mecanismo inverso, a reduo, consiste no ganho de eltrons por um tomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processos so simultneos. Na classificao das reaes qumicas, os termos oxidao e reduo abrangem um amplo e diversificado conjunto de processos. Muitas reaes de oxi-reduo so comuns na vida diria tais como a ferrugem e o apodrecimento das frutas.
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  • Na reao resultante, chamada oxi-reduo ou redox, uma substncia redutora cede alguns de seus eltrons e, conseqentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retm essas partculas e sofre assim um processo de reduo. Ainda que os termos oxidao e reduo se apliquem s molculas em seu conjunto, apenas um dos tomos integrantes dessas molculas que se reduz ou se oxida. Para explicar teoricamente os mecanismos internos de uma reao do tipo redox preciso recorrer ao conceito de nmero de oxidao, determinado pela valncia do elemento (nmero de ligaes que um tomo do elemento pode fazer), e por um conjunto de regras deduzidas empiricamente:
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  • Nmero de Oxidao um nmero associado carga de um elemento numa molcula ou num on. O nox de um elemento sob forma de um on monoatmico igual carga desse on, portanto igual eletrovalncia do elemento nesse on. O nox de um elemento numa molcula e num on composto a carga que teria o tomo desse elemento supondo que os eltrons das ligaes covalentes e dativas se transferissem totalmente do tomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo, como se fosse uma ligao inica.
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  • Elementos com nox fixo em seus compostos n Metais alcalinos (+1) n Metais alcalino-terroso (+2) n Alumnio (+3) n Prata (+1) n Zinco (+2) n Enxofre em monossulfetos (-2) n Halognios (-1) n Hidrognio (+1) exceto nos hidretos que (-1) n Oxignio (-2) n Oxignio nos Perxidos (-1) n Oxignio nos Superxidos (-0,5) n Oxignio nos Fluoretos (+1 ou +2)
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  • n Hidretos so compostos binrios do hidrognio com outro elemento, principalmente dos grupos 1 (metais alcalinos) e 2 (metais alcalinos terrosos). Nestes casos o hidrognio faz ligao inica e seu nmero de oxidao igual (-1). n Perxidos Na 2 O 2 perxido de sdio +1 1 K 2 O 2 perxido de potssio +1 1 Ba O 2 perxido de brio +2 1 H 2 O 2 perxido de hidrognio +1 1
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  • n SUPERXIDOS So xidos inicos que apresentam o nion (O 2 ) . Somente os metais alcalinos e alcalino terrosos formam superxidos. Por exemplo: NaO 2 ou (Na + ) (O 2 ) superxido de sdio KO 2 ou (K + ) (O 2 ) superxido de potssio BaO 4 ou (Ba 2 + ) (O 2 ) 2 superxido de brio
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  • n O oxignio o mais eletronegativo de todos os elementos, exceto o flor. n O oxignio tem nox negativo em todos os seus compostos, exceto quando ligado ao flor. Na grande maioria de seus compostos, o oxignio tem nox = -2. n Nos perxidos (grupo -O-O-) o oxignio tem nox = -1 e nos superxidos tem nox= -0,5. n O hidrognio menos eletronegativo que todos os no-metais e semimetais; por isso, quando ligado a esses elementos, tem nox positivo e sempre igual a +1. n O hidrognio mais eletronegativo que os metais; por isso, quando ligado a esses elementos, tem nox negativo e sempre igual a -1.
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  • n A soma dos nox de todos os tomos de: uma molcula igual a zero. um on composto igual carga do on. n O nox de qualquer elemento sob forma de substncia simples igual a zero. n O nox mximo de um elemento igual ao nmero do grupo onde est o elemento na Tabela Peridica, com exceo dos elementos do Grupo VIII B. n O nox mnimo igual a (nmero do grupo - 8), no caso de o elemento ser um no-metal ou um semimetal.
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  • n Em toda reao redox existem ao menos um agente oxidante e um redutor. Em terminologia qumica, diz-se que o redutor se oxida, perde eltrons, e, em conseqncia, seu nmero de oxidao aumenta, enquanto com o oxidante ocorre o oposto. n Oxidantes e redutores. Os mais fortes agentes redutores so os metais altamente eletropositivos, como o sdio, que facilmente reduz os compostos de metais nobres e tambm libera o hidrognio da gua. Entre os oxidantes mais fortes, podem-se citar o flor e o oznio. n O carter oxidante e redutor de uma substncia depende dos outros compostos que participam da reao, e da acidez e alcalinidade do meio em que ela ocorre. Tais condies variam com a concentrao de elementos cidos. Entre as reaes tipo redox mais conhecidas.
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  • n Um caso particularmente interessante o do fenmeno chamado auto-redox, pelo qual um mesmo elemento sofre oxidao e reduo na mesma reao. Isso ocorre entre halognios e hidrxidos alcalinos. Na reao com o hidrxido de sdio a quente, o cloro (0) sofre auto-redox: se oxida para clorato (+5) e se reduz para cloreto (-1): 6Cl + 6NaOH -> 5NaCl- + NaClO3 + 3H2O
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  • Agentes oxidantes e redutores n Agente redutor - substncia que se oxida (promove a reduo de uma outra substncia) n Agente oxidante - substncia que se reduz (promove a oxidao de uma outra substncia) Zn(s) + Cu 2 +(aq) Zn 2 +(aq) + Cu(s) Nmero de oxidao -2 (reduo) Nmero de oxidao +2(oxidao) Zn Zn 2+ (Zn metlico oxidado) - Agente redutor Cu 2+ Cu (Cu 2+ reduzido a cobre metlico) - Agente oxidante
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  • Semi-reao - Pilhas n Zn (s) + Cu 2+ Cu (s) + Zn 2+ (aq) n Pilha de Daniell n reaes de oxi-reduo ocorrem mesmo quando os reagentes esto fisicamente afastados, porm ligados atravs de um circuito eltrico (fio condutor). n Comportamentos: n Zn n Cu n Pilhas: n Plo de onde saem os eltrons: nodo n Plo onde chegam os eltrons: catodo
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