Reaces de Oxidao-Reduo2Na 2Na+ + 2eCl2 + 2e- 2Cl2Na +Cl2 2NaCl Oxidao Reduo

Oxidao: a perda de electres ou o aumento do nmero de oxidao Reduo: o ganho de electres ou a diminuio do nmero de oxidao. Ambas, reduo e oxidao, ocorrem simultneamente nas reaces redox ou reaces de oxidao-reduo. A substncia oxidada o agente redutor; a substncia reduzida o agente oxidante. Os nmeros de oxidao uma ferramenta utilizada para seguir as reaces redox. O nmero de oxidao a carga que o tomo teria se os electres em cada ligao pertencessem inteiramente ao tomo mais electronegativo.

Regras de determinao do nmero de oxidao1. O nmero de oxidao de elementos livres (elementos no combinados quimicamente) zero; 2. O nmero de oxidao de um io monoatmico igual carga do io; 3. A soma dos nmeros de oxidao dos tomos na molcula ou io tem que ser igual carga da particula; 4. Nos compostos onde entra, o fluor tem sempre nmero de oxidao -1; 5. Nos compostos onde entra, o hidrognio tem sempre nmero de oxidao +1; 6. Nos compostos onde entra, o oxignio tem sempre nmero de oxidao -2.

Exercicio: Determine o nmero de oxidao dos tomos nas molculas: MoS2; ClO2-; H2O2; NaN3, Cr(NO3)3, NiCl2, Mg2TiO4, K2Cr2O7, HPO4- e V(C2H3O2)3.

Acerto das equaes redox1. 2. Colocar os nmeros de oxidao nos tomos; Identificar onde ocorreu a oxidao e onde ocorreu a reduo, ou seja a substncia oxidada e a substncia reduzida; 3. Dividir o processo de oxidao reduo em duas equaes chamadas reaces-metade; Ex: FeCl3 + SnCl2 FeCl2 + SnCl4

Como o Cl o io espectador a equao pode ser escrita Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+

Dividir em duas equaes colocando o nmero de electres envolvidos : Sn2+ Sn4+ + 2eFe2+) Sn4+ + 2Fe2+

2(Fe3+ + eSn2+ + 2Fe3+ 4.

O nmero de electres ganho por uma substncia sempre igual ao nmero perdido pela outra

substncia

5. Acerto das equaes em meio cido: Cr2O72- + Fe2+ Cr3+ + Fe3+

Cr2O72- 2Cr3+ Fe2+ Fe3+ + e(Acertar os tomos que no so H nem O) Cr2O72Fe2+ 2Cr3+ + 7H2O Fe3+ + e-

(Acertar os oxignios adicionando H2O ao lado que precisa de O) 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ Fe3+ + e(Acertar os hidrognios adicionando H+ ao lado que precisa de H) 6e- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ Fe3+ + e(Acertar as cargas adicionando electres)

Faa com que o nmero de electres ganhos seja igual ao nmero de electres perdidos em ambas as reacesmetade. 6e- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O 6Fe2+ 6Fe3+ + 6e6e- + 14H+ + Cr2O72- + 6Fe2+ 2Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+ + 6e-

Corte os membros que so iguais em ambos os lados da equao

Exercicio: Acerte a equao: MnO4- + H2SO3 SO42- + Mn2+

5.

Acerto das equaes em meio bsico: Cr2O72- + Fe2+ Cr3+ + Fe3+

Cr2O72- 2Cr3+ Fe2+ Fe3+ + e(Acertar os tomos que no so H nem O) Cr2O72Fe2+ 2Cr3+ + 7H2O Fe3+ + e-

(Acertar os oxignios adicionando H2O ao lado que precisa de O) 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ Fe3+ + e(Acertar os hidrognios adicionando H+ ao lado que precisa de H) 14OH- + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O + 14OHFe2+ Fe3+ (Adicione a ambos os lados da equao o mesmo nmero de OH- do que H+)

14H2O + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O + 14OHFe2+ Fe3+ (Combine os H+ e OH- de modo a formar gua) 7H2O + Cr2O72- 2Cr3+ + 14OHFe2+ Fe3+ (Cancele as molculas de gua que poder) Exercicio: Acerte as equaes em meio bsico: MnO4- + SO32MnO4- + C2O42SO42- + MnO2 MnO2 + CO32-

Exercicios de Esqueometria de reaces:1. Quantos gramas de dicromato de potssio so necessrias para oxidar o Fe2+ em 21,00 g FeSO4 a Fe3+ se a soluo ocorrer em meio cido. Na reaco , Cr2O72- reduzido a Cr3+. 2. Quantos mililitros de 0,125 M K2Cr2O7 so necessrias para reagir completamente com 25,0 mL de 0,250 M FeSO4 em soluo acidica. 3. Quantos mililitros de 0,200 M FeSO4 so necessrios para reduzir 50,0 mL de 0,0400 M KMnO4 em meio acidico. Os produtos da reaco so Fe3+ e Mn2+.

Titulaes redox Quando as reaces so feitas em meio cido um dos reagentes mais utilizados nestas titulaes o permanganato de potssio (KMnO4), que um poderoso agente oxidante. As reaces com este reagente autoindicada pois o MnO4- tem uma cor purpura e o produto da sua reduo o Mn2+ incolor em soluo cida.

Exercicio: Todo o ferro de uma amostra de ferro de 2,00 g dissolvida numa soluo acidica e convertida em Fe2+ o qual foi titulada com uma soluo de KMnO4 de 0,1000M. Na titulao, o ferro oxidado a Fe3+. A titulao requer 27,45 mL da soluo de KMnO4.

(a) Quantas gramas de ferro existem na amostra? (b) Qual a percentagem em peso de ferro na amostra? (c) Se o ferro estivesse presente na amostra sob a forma de Fe2O3, qual a percentagem em peso de Fe2O3 na amostra.

Electroqumica Quando as reaces redox causam um fluxo de electres atravs de um fio metlico ou quando um fluxo de electres faz com que as reaces redox

aconteam o processo descrito como electroqumico. O estudo destas transformaes chamado de electroquimica. Quando a electricidade passa atravs de um composto inico fundido ou de uma soluo de um electrlito a reaco qumica que ocorre chama-se electrlise. A montagem tipica de uma electrlise chama-se clula de electrlise ou clula electrolitica.

(-) Ctodo; reduo

(+) nodo; oxidao

Na+ + e-

Na

ClNa+

2Cl-

Cl2 + 2e-

Reaces electroliticas em meio aquoso Estas reaces so mais complicadas de prever dado que pode ocorrer oxidao e reduo da gua: 2H2O (l) + 2e2H2O (l) H2(g) + 2OH- (aq) (ctodo) (nodo)

O2(g) + 4H+ (aq) + 4e-

Quando KNO3 est na soluo , os ies K+ movem-se em direco ao ctodo onde vo associar-se com os OH- medida que estes se vo formando. Os ies NO3- movem-se em direco ao nodo onde vo associar-se com os ies H+ assim que estes se formam.

Relaes esquiomtricas na electrliseExercicio: Quantas gramas de cobre so depositadas no ctodo de uma clula electrolitica se uma corrente de 2,00 A percorre a soluo de CuSO4 por um periodo de 20,0 min? (1 Coulomb = 1 Ampere x 1 segundo; 1 mol e- = 9,65 x 104 C)

Clulas Galvnicas = Clulas Voltaicas Nestas clulas ocorre uma reaco redox espontnea, no qual as reaces-metade ocorrem em clulasmetade, o que causa transferncia de electres atravs de circuito externo. A reduo ocorre no ctodo

carregado positivamente e a oxidao tem lugar no nodo carregado negativamente.Ctodo nodo

Ag+ NO3-

Cu2+ NO3-

Ag+ + e-

Ag

Cu

Cu2+ + 2e-

esquerda, o electrodo de prata mergulhado numa soluo de AgNO3; direita o electrodo de cobre mergulhado numa soluo de Cu(NO3)3; as duas solues so ligadas por uma ponte salina.

Para que as clulas galvnicas funcionem as solues tm que se manter neutras e essa a utilidade da ponte salina, que formada por KNO3 ou KCl.

Cargas nos electrodos Clulas Electroliticas Ctodo negativo (reduo) nodo positivo (oxidao) Clulas Galvnicas Ctodo positivo (reduo) nodo negativo (oxidao) Nota: a reaco qumica e no a carga, que determina se o electrodo ctodo ou nodo. Apesar das cargas dos electrodos mudarem os ies nas clulas movem-se sempre na mesma direco: o catio sempre em direco ao ctodo em ambos os tipos de clulas. No caso das clulas electroliticas os caties so atraidos pela carga negativa no electrodo enquanto nas clulas galvnicas (CG) eles difundemse em direco ao ctodo para contrabalanar a carga negativa quando os ies Ag+ so reduzidos. A mesmo acontece para os anies, onde nas CG o Cu2+ entram na soluo.

Notao da clula galvnicaPonte salina nodo ctodo

Cu(s) | Cu2+(aq) Ag+(aq) | Ag(s)nodo Electrodo

nodo Electrolito

Ctodo Ctodo Electrolito Electrodo

A clula galvnica tem a capacidade de puxar electres atravs de um fio metlico externo. A

magnitude desta capacidade expressa em Potencial (volt V), ou Fora electromotiva (emf); Potencial da clula, Ecel: o potencial mximo que uma clula pode gerar. Depende (1) composio dos electrodos, (2) concentrao dos ies em cada uma das clulas-metade e da (3) temperatura. Potencial padro da clula, Ecel: permite-nos comparar o potencial de diferentes celulas . determinado quando a concentrao de todos os ies de 1,00 M e temperatura de 25 C.

Potencial de reduo ou potencial de reduo padro: expressa a magnitude da tendncia de cada uma das clulas metade sofrer reduo, temperatura de 25 C, de concentrao 1,00 M e presso de 1 atm. Quando as duas celulas se ligam, aquela cuja tendncia de sofrer reduo maior vai adquirir electres da outra parte a qual vai sofrer oxidao.

Ecel = Potencial de reduo da substncia reduzida Potencial de reduo da substncia oxidada Electrodo padro electrodo de Hidrognio, cujo o potencial de 0 V. Construindo uma clula com este electrodo e temperatura de 25 C determina-se o potencial padro de reduo de diferentes substncias.

H2(g) a 1 atm EH+ = 0,00 V

Pt 1,00 M H+

2H+(aq, 1,00 M) + 2 e-

H2 (g, 1atm)

EH+ = 0 V

Trata-se de uma reaco reversivel, e no um equilibrio. Depende da outra celula-metade se a

reaco de oxidao ou de reduo.

1Caso: Cu2+(aq) + 2eH2(g)

Cu(s)

ctodo nodo

2H+(aq) + 2e-

Cu2+ + H2(g)

Cu(s) + 2H+(aq)

reaco da clula

E

0 cel

=E

0 Cu2 +

E

0 H+

Potencial de reduo da substncia reduzida

Potencial de reduo da substncia oxidada = 0,00 V

2Caso: 2H+(aq) + 2eZn(s)

H2(g)

ctodo nodo Reaco da celula

Zn2+(aq) + 2eH2(g) + Zn2+(aq)

2H+(aq) + Zn(s)

0 0 0 Ecel = EH + E Zn 2+Potencial de reduo da substncia oxidada

Potencial de reduo da substncia reduzida =0,00 V

Fazer problemas sobre determinao do potencial da clula;e verificao se a clula espontnea ou no; p 793 Brady

Determinao das constantes de equilibrio feita atravs da equao:

E

0 cel

0,0592V = log K e n

n = n de moles electres que so transferidos na reaco redox

Ecel: o potencial padro da clula quando a concentrao de todos os ies so de 1,00 M ou a presso parcial dos gases de 1 atm.

medida

que

os

reagentes

vo

sendo

consumidos o potencial da clula vai diminuindo o potencial da clula dado pela Equao de Nernst0 Ecel = Ecel

0,0592V logQ n utilizada para a

Equao

de

Nernst

determinao das concentraes apartir da clula