1.0 Introduo

Neste relatrio mostraremos os processos qumicos de oxidao e reduo, as reaes de oxidao-reduo so aquelas em que o processo a transferncia de eltrons de uma substncia para outra. A perda de eltrons origina-se a oxidao, e o ganho de eltrons origina-se a reduo. Para verificar a reao, basta efetuarmos o balanceamento, verificando a transferncia de eltrons.

2.0 Revises de Literatura

1.1 Oxidao e Reduo

Oxidao uma palavra que significa originalmente combinao com oxignio gasoso; esse termo foi ampliado para alguma reao na qual uma substncia ou espcie perde eltrons. O processo qumico em que uma substncia perde eltrons, partculas elementares de sinal eltrico negativo. 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 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.Reduo o ganho de eltrons, exatamente o oposto da oxidao: Quando uma substncia oxidada, o nmero de oxidao de um de seus tomos aumenta (torna-se positivo), pois so perdidos eltrons.

Quando uma substncia reduzida, o nmero de oxidao de um tomo diminui (torna-se negativo), pois, eltrons so ganhos.

Em alguma reao redox, a substncia ou espcie que ganha eltrons chamada de agente oxidante, e aquela que perde eltrons chamada de agente redutor, eltrons so sempre transferidos do agente redutor para o agente oxidante, portanto, uma oxidao vem sempre acompanhada de uma reduo.As caractersticas essncias de todas as reaes de transferncia de eltrons so: Um reagente oxidado e outro reduzido; As extenses da oxidao e da reduo devem ser balanceadas; O agente oxidante (a espcie qumica que causa a oxidao) reduzido; O agente redutor (a espcie qumica que causa a reduo) oxidado;Os nmeros de oxidao podem ser usados para determinar se uma substncia oxidada ou reduzida, um elemento oxidado se o seu nmero de oxidao aumenta. Na reduo o nmero de oxidao diminui,

1.2 Semi-Reaes

o processo que envolve escrever equaes balanceadas separadas para os processos de oxidao e de reduo, a parte de oxidao da reao e uma segunda semi-reao descreve a parte de reduo, a equao a soma das duas semi-reaes.

Seja uma reao que ocorre quando submergimos uma barra de zinco numa soluo contida de ons Cu+2, obtida atravs da dissoluo de sulfato de cobre em gua.Normalmente, a reao que ocorrer pode ser representada pela equao abaixo:

Zn(s) + CuSO4(aq)ZnSO4(aq) + Cu(s)

Os sais esto dissociados:

Veja que os ons no participam de fato da reao:

A reao formada a partir de uma converso de eltrons do tomo de zinco para o on Cu2+.Na reao citada, cobre metlico depositado na superfcie do zinco e a cor azul do on Cu2+se oculta quando substitudo pelos ons Zn+2incolor.

A reao pode ser dividida em duas partes:

Nesse mtodo uma reao dividida em duas semi-reaes, uma de oxidao e outra de reduo.

1.3 Nmeros de Oxidao

Onmero de oxidao(NOX) de um elemento qumico a carga que ele recebe em uma reao qumica, a carga real ou aparente que um tomo adquire quando estabelece uma ligao (inica ou covalente) com outros tomos. Essa carga devida a perda ou ganho de eltrons, no caso de ligao inica, ou ento a diferena de eletro negatividade entre os tomos, no caso de ligao covalente.H dois mtodos equivalentes para designar nmeros de oxidao, embora o primeiro seja menos conveniente porque requer o esquema da estrutura de Lewis.De acordo com ele, cida uma espcie com um orbital vazio capaz de receber um par de eltrons, enquanto base uma espcie que pode doar um par de eltrons para formar uma ligao covalente coordenada, (cido um receptor de par de eltrons e base um doador de par de eltrons), toda reao cida-base de Lewis consiste na formao de uma ligao covalente coordenada.

Com base nos Nox de alguns elementos qumicos mais comuns, pode-se minar o Nox de outros elementos:

Nas substncias simples, o nmero de oxidao igual a zero; Nas substncias compostas, a sorna algbrica dos nmeros de oxidao de dos os elementos igual a zero; Nos ons, a sorna algbrica dos nmeros de oxidao dos tomos igual do on.

1.4 Balanceamentos de Reaes

Todas as reaes de redox devem ser balanceadas tanto para massa quanto para carga, o mesmo nmero de tomos aparece nos reagentes e produtos em uma equao, e a soma das cargas eltricas de todas as espcies de cada um dos lados de seta da equao deve ser a mesma, o balano de carga garante que o nmero de eltrons produzidos na oxidao seja igual ao nmero de eltrons consumido na reduo.O balanceamento de reaes redox pode ser complicado, mas felizmente existem procedimentos que podem ser usados nesses casos, como j foi citado anteriormente nas semi-reaes.

1.5 Objetivos

Identificar a natureza das reaes de oxi-reduo;Montar uma serie de atividades a partir de dados experimentais; Escrever equaes para as meias reaes de oxi-reduo;

2.0- Metodologia ou Materiais e Mtodos

Para essa experincia foram utilizados os seguintes materiais e produtos qumicos da tabela a baixo:MateriaisProdutos QumicosTubos de ensaioCobre metlico

ProvetaFerro metlico (Bombril)

Pipeta de 5 mlMagnsio metlico

Bqueres de 50 mlZinco metlico

Dois bastes de vidroAlumnio metlico

Duas cpsulas de porcelanaSoluo de sulfato de Cobre 1M

Duas esptulasSoluo de cido sulfrico 3M

Bico de BunsenSoluo de sulfato de Zinco 1M

Etiquetas adesivasSoluo de nitrato de Prata 0,1M

Sulfato de Cobre slidoSoluo de cloreto de ferro III 0,10M

Sulfato de Zinco slidoSoluo de cloreto de sdio 0,10M

gua cloradaSoluo de iodeto de sdio 0,10M

Soluo de brometo de sdio 0,10M

3.0 Experimento

A- Metais como Agentes Redutores

Em nossa primeira experincia utilizamos 5 tubos de ensaio, numerados de 1 a 5, para determinar as foras redutoras dos metais, cobre (Cu), ferro (Fe), magnsio (Mg), zinco (Zn) e alumnio (Al).Adicionamos aproximadamente 5 ml de (CuSO4) 1,0 M em cada tubo. Observamos se ouve alguma reao, esperamos trs minutos para a reao ocorrer. Depois disso anotamos o resultado do experimento.Despejamos o contedo de cada tubo de ensaio com os pedacinhos metlicos utilizados no bquer colocado ao lado da pia. Lavamos os tubos e as pipetas com gua da torneira depois com gua destilada.Testamos novos pedaos metlicos da mesma maneira, agora com a soluo de cido sulfrico 3,0M (5 ml), esperamos um pouco para anotar as observaes devido reao de o ferro ser lenta.Limpamos os tubos de ensaio como anteriormente e testamos cada novo pedacinho dos metais com a soluo de sulfato de zinco 1,0 M, e aps o termino do experimento anotamos os dados obtidos e lavamos todo o material utilizado para a prxima experincia.Demonstrao

Em dois copos de bquer colocamos, respectivamente, 10ml de soluo de sulfato de zinco (ZnSO4(aq)) 1M e 10 ml de soluo de nitrato de prata (AgNO3(aq)) 0,1M. Mergulhamos, em cada um dos bqueres, um fio de cobre (Cu (so)), previamente lixado, e no final de todas as nossas experincias observamos o resultado obtido.

B- Halognios e Fe+3 como Agente Oxidante

Limpamos os tubos de ensaio e colocamos 5,0 ml de brometo de sdio 0,10 MNo 1 tubo, 5,0 ml de cloreto de sdio 0,10 M no 2 tubo e 5,0 ml de iodeto de sdio 0,10 M no 3 tubo. Adicionamos 5,0 ml de cloreto frrico (FeCl3) 0,10M em cada um dos trs tubos.Observamos qualquer mudana de cor, pois um enfraquecimento de cor devido diluio no constitui uma mudana de colocao.Limpamos os tubos de ensaio e testamos 5,0 ml de cada haleto com gua clorada recentemente preparada. Anotamos o resultado.

C- Estrutura da matria

Observamos atentamente o sulfato de cobre slido (CuSO4(s)) e o Sulfato de zinco (ZnSO4(s)). Dissolvemos uma poro (1 colher de cada sal em gua, usando dois copos de bquer e agitamos com o basto de vidro). Anotamos a cor da soluo do sulfato de cobre e da soluo de sulfato de zinco para posterior discusso.Colocamos, com uma esptula, uma poro de sulfato de cobre slido (CuSO4(s)) em uma cpsula de porcelana e aquecemos. Observamos e logo depois acrescentamos um pouco dgua.

4.0 - Metias como reagentes redutores

A) Experincia com CuSO:Adicionamos aproximadamente 5 ml de CuSO4 (Sulfato de Cobre) em cada tubo. Observamos as seguintes reaes.

CuSO4

Cu (Nox: 0)No houve reao

Mg (Nox: 0)Liberou gs e restou um pouco no fundo

Zn (Nox: 0)Mudou de cor

Al (Nox: 0)A reao no foi observada (Camada)

Fe (Nox: 0)Mudou de cor

Cu (Nox: 0) + CuSO4 - No foi observada a reao, colocamos o sulfato de cobre com o cobre metlico no tubo de ensaio 1, no ocorreu reao nenhuma, isso ocorreu devido o cobre do sulfato de cobre e o cobre metlico tem a mesma reatividade;

Mg (Nox: 0) CuSO4 + MgSO4 + Cu. Colocamos o sulfato de cobre com a fita de magnsio no tubo de ensaio 2. A reao ocorreu normalmente, tendo em vista que o Mg tem reatividade maior que o Cu;

Zn (Nox: 0) CuSO4 + ZnSO4 + Cu. Colocamos o sulfato de cobre com o zinco metlico no tubo de ensaio 3. A reao ocorreu, tendo em vista que o zinco tem reatividade maior que o Cu (fila de reatividade).

Al (Nox: 0) CuSO AlSO + Cu. No foi observada a reao, colocamos o sulfato de cobre com o pedao de alumnio no tubo de ensaio 4. No conseguimos a reao em si mas Al mais reativo que o Cu, mas a reao no ocorreu devido camada protetora de xido que o alumnio forma em sua volta (AlO3).

Fe (Nox: 0) CuSO4 - FeSO4 + Cu. Colocamos o sulfato de cobre com a pequena bola de Bombril no tubo de ensaio 5. A reao ocorreu, formando Fe(II), tendo em vista que o ferro tem mais reatividade que o Cu;

B) Experincia com HSO:Terminado os experimentos com o CuSO4, comeamos a utilizar como oxidante o H2SO4 (cido sulfrico), e os mesmos redutores de anteriormente: Cu, Mg, Zn, Al, Fe.

Os tubos foram limpos e utilizados novamente e observados as seguintes reaes:

H2SO4

Cu (Nox: 0)No reagiu

Mg (Nox: 0)Reagiu, diluiu-se

Zn (Nox: 0)Reagiu

Al (Nox: 0)A reao no foi observada (Camada)

Fe (Nox: 0)No reagiu

Anlise da Tabela:

Cu (Nox: 0) + H2SO4 - No foi observada a reao, colocamos o cido sulfrico com o cobre metlico no tubo de ensaio 1, no ocorreu nenhum tipo de reao, pois o Cu tem reatividade menor que o H;

Mg (Nox: 0) + H2SO4 MgSO4 + H2 - Colocamos o cido sulfrico com a fita de magnsio no tubo de ensaio 2 . A reao ocorreu normalmente, tendo em vista que o Mg mais reativo que o H;

Zn (Nox: 0) + H2SO4 ZnSO4 + H2 - Colocamos o cido sulfrico com o zinco metlico no tubo de ensaio 3. A reao ocorreu normalmente, tendo em vista que o Zn mais reativo que o H;

Al (Nox: 0) + H2SO4 No foi observada a reao. Colocamos o cido sulfrico com o pedao de alumnio no tubo de ensaio 4. Como foi explicado anteriormente com o sulfato de cobre, aqui tambm no conseguimos a reao pela camada protetora de xido que envolve o pedao de alumnio. O Al tem reatividade maior que o H, portanto, se no houvesse a camada reagiria normalmente.

Fe (Nox: 0) + H2SO4 Colocamos o cido sulfrico com uma pequena bola de bombril no tubo de ensaio 5, no houve reao;

C) Experincia com ZnSO:Terminado os experimentos com o H2SO4, comeamos a utilizar como oxidante o ZnSO4 (sulfato de zinco), e os mesmos redutores de anteriormente: Cu, Mg, Zn, Al, Fe.

ZnSO4

Cu (Nox: 0)No reagiu

Mg(Nox: 0)Reagiu

Zn (Nox: 0)No reagiu

Al (Nox: 0)No reagiu

Fe (Nox: 0)No reagiu

Cu (Nox: 0) + ZnSO4 A reao no foi observada. Colocamos o sulfato de zinco com o cobre metlico no tubo de ensaio 1. A reao no ocorreu devido o Cu ter reatividade menor que o Zn (fila da reatividade).

Mg (Nox: 0) + ZnSO4 - MgSO4 + Zn. Colocamos o sulfato de zinco com a fita de magnsio no tubo de ensaio 2. A reao ocorreu, mas lentamente, pois a reatividade do Mg, que maior, est prxima ao do Zn;

Zn (Nox: 0) + ZnSO4 - A reao reagiu, colocamos o sulfato de zinco com o zinco metlico. A reao foi observada pois os o Zn do ZnSO4 e o Zn tem a mesma reatividade por serem o mesmo elemento.

Al (Nox: 0) + ZnSO4 - A reao no foi observada. Colocamos o sulfato de zinco com o pedao de alumnio. A reao no ocorreu devido o Al ter reatividade menor que o Zn.

Fe (Nox: 0) + ZnSO4 A reao no foi observada. Colocamos o sulfato de zinco com a pequena bola de bombril. A reao no ocorreu devido o Fe ter reatividade menor que o Zn.

4.1 Halognios e Fe+3 como agente oxidante

A) Experincia com Fe+3Limpamos os tubos de ensaios, usados no experimento anterior, e colocamos 5,0 ml de brometo de sdio no tubo 1, 5,0 ml de cloreto de sdio no tubo 2, e 5,0 ml de iodeto de sdio no tubo 3. Logo depois adicionamos 5,0 de cloreto frrico a cada um dos 3 tubos.

Fe+3

NaBrNo reagiu

NaClNo reagiu

NaIReagiu

Tubo 1: FeCl3 + NaBr = Br (Nox:0) + Fe (Nox: 2+) + NaCl

Nessa reao acontece o seguinte: um tomo de Cl do FeCl3 se junta com o Na do NaBr, justamente por ser mais eletronegativo que o Br, formando o NaCl. O nox do Fe, antes era 3+ passa a ser 2+, justamente pela sada de um tomo de Cl. O tomo de Br, que foi deixado pelo Na, faz ligao covalente com outro Br presente na soluo, deixando a molcula com nox = 0. Essa soluo ficou com tonalidade amarela. O Br teve Nox: 0 pelo motivo que as cargas se equivaleram, um usou eltrons do outro e vice-versa.

Tubo 2: FeCl3 + NaCl = A reao no foi observada.

Nessa, a reao no pode ser observada, isso porque o tomo de Cl do NaCl muito eletronegativo e no libera o Na de sua composio. Enfim no h reao. S houve um enfraquecimento de cor devido a diluio.

Tubo 3: FeCl + NaI = I (Nox: 0) + Fe (Nox: 2+) + NaCl

Nessa reao, acontece o processo semelhante ao primeiro tubo: um tomo de Cl do FeCl3 se junta com o Na do NaI, justamente por ser mais eletronegativo que o I, formando o NaCl. O nox do Fe, antes era 3+ passa a ser 2+, justamente pela sada de um tomo de Cl. O tomo de I, que foi deixado pelo Na, faz ligao covalente com outro I presente na soluo, deixando a molcula com nox = 0.Essa soluo ficou com tonalidade marrom avermelhado. O I teve Nox: 0 pelo motivo que as cargas se equivaleram, um usou eltrons do outro e vice-versa.

B) Experincia com Cl2Depois disso, o mesmo teste foi feito, mas no lugar do cloreto frrico foi usado gua clorada (hipocloreto de sdio) recentemente preparada. Foram limpos os tubos e testamos 5,0 ml de cada haleto (haletos so compostos qumicos que contm tomos dos elementos halognios F, Cl, Br, I, At)

Cl2

Br (Nox: 1-)Reagiu

Cl (Nox: 1-)No reagiu

I (Nox: 1-)Reagiu

Na tabela colocamos s os elementos que seu Nox sofre modificao. Os elementos que mantm o Nox fixo no foram utilizados justamente por essa razo. (Simplificao)

Tubo 1: Cl2 + Br (Nox: 1-) = Br2 (Nox: 0) + 2Cl (Nox: 1-)

Acontece semelhante ao processo com o cloreto frrico com o NaBr. O Na do NaBr se desprende do Br, e se junta com o Cl2, mas agora so precisos dois Na para balancear a soluo formando 2NaCl, e o Br faz ligao covalente com outro Br presente na soluo, formando Br2 (Nox: 0)

Tubo 2: Cl2 + Cl (Nox: 1-) = A reao no foi observada.

Semelhante ao cloreto frrico com o NaCl. O Cl do composto NaCl no deixa que o Na se desprenda por ser muito eletronegativo. Resultado: A reao no acontece.

Tubo 3: Cl2 + I (Nox: 1-) = I2 (Nox: 0) + 2Cl (Nox: 1-)

Acontece semelhante ao processo com o cloreto frrico com o NaCI. O (Na) do NaCI se desprende do (I), e se junta com o Cl2, mas agora so precisos dois (Na) para balancear a soluo formando 2NaCl, e o (I) faz ligao covalente com outro (I) presente na soluo, formando Br2 (Nox: 0).

Melhor agente redutor:

Colocando em ordem decrescente comeando pelo melhor agente redutor ao mais fraco:1 Magnsio2 Zinco3 Ferro4 Cobre5 Alumnio Melhor oxidante:

1 Iodo2 Bromo3 Ferro4 Cloro

No incio da aula havamos iniciado com uma experincia de Cu + AgNO, deixamos em repouso em quanto realizvamos as outras experincias, observamos que o cobre diluiu-se, acabou digamos assim (derreteu), aps feito isso a professora pediu para que fizssemos o balanceamento dessa reao, e ficou da seguinte maneira:

Cu + 2Ag(N0) 2Ag + Cu2((NO)1)

5.0 Concluso

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