ÁREA 1

Curso: Engenharia Ambiental

Laboratório de Química e Experimental

Turno: Noturno

Professor(a): Elisangela Figueiredo

Alunos: Andrea Caldas

Angélica Araújo

Ianara Lima

José Luiz Lima

Letícia Rodrigues

Sirana Costa

Experimento nº 02

Data do Experimento 04/03/10

Data de Entrega do relatório 25/03/10

FORÇAS OXIDANTE E REDUTORA

Salvador – BA 2010

Andréa CaldasAngélica Araújo

Ianara LimaJosé Luiz

Letícia RodriguesSirana Costa

FORÇAS OXIDANTE E REDUTORA

Relatório descrevendo o segundo experimento, sobre as forças oxidante e redutora, apresentado como pré-requisito para aprovação em Química Geral e Experimental, no curso de Engenharia Ambiental da Faculdade Área 1.

Professor Orientador: Elisangela Figueiredo

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Salvador – BA 2010

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RESUMO

Na classificação das reações químicas, os termos oxidação e redução abrangem um

amplo e diversificado conjunto de processos. Muitas reações de oxi-redução são

comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o

apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese.

Oxidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas

elementares de sinal elétrico negativo. O mecanismo inverso, a redução, consiste no

ganho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais

processos são simultâneos. Na reação resultante, chamada oxi-redução ou redox,

uma substância redutora cede alguns de seus elétrons e, conseqüentemente, se

oxida, enquanto outra, oxidante, retém essas partículas e sofre assim um processo

de redução. Ainda que os termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em

seu conjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculas que se reduz

ou se oxida.

Palavras chave: Oxidação, redução e Oxi- Redução.

ABSTRACT

In the classification of the chemical reactions, the terms oxidation and reduction

enclose an ample and diversified set of processes. Many reactions of oxi-reduction

are common in the daily life and basic the vital functions, as the fire, the rust, the

roting of the fruits, the breath and the photosyntheses.

Oxidation is the chemical process where a substance loses electrons, elementary

particles of negative electric signal. The inverse mechanism, the reduction, consists

of the electron profit for an atom, that incorporates them its internal structure. Such

processes are simultaneous. In the resultant reaction, called oxi-reduction or redox, a

reducing substance yields some of its electrons and, consequently, if it oxidates,

while other, oxidant, holds back these particles and suffers thus a process from

reduction. Despite the terms oxidation and reduction if apply to molecules in its set,

he is only one of integrant atoms of these molecules that if reduce or if it oxidates.

Keywords:Oxidation, reducion e oxi – reduction.

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SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO.................................................................................................... 05

2 – OBJETIVOS.........................................................................................................07

3 - MATERIAIS UTILIZADOS E REAGENTES..........................................................08

4 – PROCEDIMENTO................................................................................................09

5 - RESULTADOS, DISCUSSÃO E OBSERVAÇÕES..............................................10

6 - CALCULOS DAS ENERGIAS DAS REAÇÕES..................................................12

7 – CONCLUSÃO......................................................................................................13

8 - BIBLIOGRAFIA CONSULTADA...........................................................................14

9 - LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .............................................................. 15

1. INTRODUÇÃO

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Força redutora deve ser interpretada como a tendência de um elemento sofrer

oxidação, cedendo elétrons, provocando a redução em outra espécie química.

Força oxidante é interpretada como a tendência de um elemento sofrer redução,

recebendo elétrons, provocando a oxidação em outra espécie química.

São transformações que envolvem a transferência de elétrons, e que ocorrem

simultaneamente. Isto é, enquanto ocorre a oxidação, ocorre também a redução, e

vice-versa. É característica dos metais ceder elétrons, caracterizando-os, em sua

maioria, como agentes de força redutora, eles também possuem boa condutividade

elétrica e de calor, geralmente apresentando cor prateada ou amarelada, um alto

ponto de fusão e de ebulição e uma elevada dureza. Um metal pode ser definido

também como um elemento químico que forma aglomerados de átomos com caráter

metálico.

Num metal cada átomo exerce apenas uma fraca atração nos elétrons mais

externos, da camada de valência, que podem então fluir livremente, proporcionando

a formação de íons positivos (ou cátions) e o estabelecimento de ligações iônicas

com não metais. Os elétrons de valência são também responsáveis pela alta

condutividade dos metais.

Os metais são um dos três grupos dos elementos distinguidos por suas

propriedades de ionização e de ligação, junto com os metalóides e os não metais. A

maioria dos metais é quimicamente estável, com a exceção notável dos metais

alcalinos e alcalinos terrosos. Os metais apresentam grande diversidade de

propriedades físicas e químicas, conforme a pressão, temperatura e outras

variáveis.

Os átomos dos ametais possuem energia de ionização elevadas e afinidades

eletrônicas grandes. Os elementos existem mais frequentemente sob forma de

moléculas relativamente pequenas, em todas as fases. Nos seus compostos, os não

metais, com exceção do flúor, apresentam estados tanto positivos como negativos,

mas os últimos tendem a ser mais estáveis na maioria das circunstâncias. Eles

recebem elétrons, caracterizando-os, em sua maioria, como de força oxidante.

A oxidação pode ocorrer sob três circunstâncias: quando se adiciona oxigênio à

substância, quando uma substância perde hidrogênio ou quando a substância perde

elétrons. Enquanto a Redução é o inverso e ocorre também de três maneiras:

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quando uma substância perde oxigênio, quando ganha hidrogênio ou quando ganha

elétrons.

Este experimento procurará explicar como ocorrem estas reações em alguns

elementos químicos, e demonstrar as mudanças que ocorrem durante os processos

de oxidação e redução.

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2. OBJETIVOS

Este relatório tem como objetivos: Acumular conhecimentos à cerca das reações

químicas de oxidação e redução; relacionar as propriedades de oxidação e redução

com alguns elementos químicos observados; Buscar informação quanto ao caráter

antioxidante da vitamina C; e verificar a relação entre a energia de ionização e a

afinidade eletrônica entre as forças de redução e oxidação.

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3. MATERIAIS UTILIZADOS E REAGENTES

Vidrarias e diversos :

- Béquer

- Proveta

- Pipeta

- Tubo de ensaio

- Lixa

- Piscete (contendo água destilada)

Reagentes:

Sódio metálico, fita de magnésio, fenolftaleína, solução aquosa de cloro, solução

aquosa de iodeto, solução etanólica de iodo e ácido ascórbico (vitamina C).

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4. PROCEDIMENTO

1 a Parte

1 - Em um béquer de 100 mL colocamos 10 mL de água destilada e 3 gotas

de fenolftaleína.

2 - Tomamos um pedaço de 1 a 2 cm de fita de magnésio e lixamos. Colocamos a

fita de magnésio limpa no béquer preparado no item 1.

2 a Parte

1 - Em um béquer de 100 mL colocar 10 mL de água destilada e 3 gotas

de fenolftaleína.

2 - Tomar um pedaço bem pequeno (tamanho de uma cabeça de fósforo) de

sódio metálico.

3 - Colocar o sódio metálico no béquer preparado no item 1.

3 a Parte

1 - Colocamos num tubo de ensaio cerca de 2 mL de solução aquosa de iodeto.

2 - Adicionamos ao tubo preparado no item 1, 3 gotas de água de cloro.

4 a Parte

1 - Colocamos 1 mL de uma solução 1 % de ácido ascórbico (vitamina C) num

tubo de ensaio.

2 - Adicionamos cerca de 2 mL de solução etanólica de iodo ao tubo do item 1

3 - Transferimos a solução resultante do item 2 para outro tubo de ensaio e

adicionamos 3 gotas de água de cloro.

TABELA DE DADOS EXPERIMENTAIS

EXPERIMENTO CORES OBSERVADAS

1ª Rosa/Magenta

2ªRosa Intenso/ Magenta/

Carmim

3ª Castanho

4ªIncolor

(o resultado final na verdade seria castanho)

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5. RESULTADOS, DISCUSSÃO E OBSERVAÇÕES

As forças de oxidação e redução são transformações que envolvem a transferência

de elétrons. A oxidação e a redução ocorrem juntas na mesma reação química, e a

transferência de elétrons entre substâncias faz com que o número de oxidação de

uma substância aumente enquanto o da outra diminui. Podemos dizer então que em

uma reação a substância que perde elétrons e sofre oxidação é designada agente

redutor enquanto a substância que ganha elétrons e sofre redução é designada

agente oxidante.

Observamos a aplicação destas reações no desenvolvimento de novas baterias, na

prevenção à corrosões, na produção industrial de Cl2, F2, Al, Cu, NaOH. Há também

a importância na compreensão das reações de interesse biológico. Calculadoras,

brinquedos, lâmpadas, rádios e muitos outros objetos eletroeletrônicos utilizam

pilhas alcalinas para funcionarem. Outros processos como revelação fotográfica,

fotossíntese, respiração, assim como os testes de glicose na urina ou de álcool no ar

expirado são outros exemplos de reações que envolvem a transferência de elétrons.

Durante os experimentos, foram observadas diversas reações, anotadas por ordem

de realização conforme o procedimento experimental anterior:

1ª parte – Após a fita de magnésio ser colocada no béquer com a água destilada e

fenolftaleína, foi observado que ao redor da fita a solução tornou-se magenta (rosa

forte), e houve uma liberação mínima de gás. A reação da fita de magnésio com a

água é relativamente lenta, mas sempre reagindo.

Teoricamente, há uma efervescência, constatando a liberação de H2 e forma-se uma

base Mg(OH)2 que é visto pela coloração rosa do indicador Fenolftaleína. O

Magnésio só reage se for exposto, e após remoção da camada superficial de óxido.

Constata-se então que os resultados esperados foram obtidos, e o porquê de termos

tido que lixar a fita de magnésio.

Energia de Vaporização (sublimação) do magnésio metálico, que é sólido à

temperatura ambiente. Mg (s) → Mg (g) (ΔHSUB = + 148 kJ/mol).

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Mg (s) + 2H2O (l) → Mg(OH)2 (aq) + H2 (g) -

Oxigênio causou oxidação do Magnésio, ou, o magnésio reduziu o oxigênio.

2ª parte – Essa etapa foi realizada pela professora, pois o sódio possui um alto

potencial de reatividade. Quando o pequeno pedaço de sódio foi adicionado ao

béquer com a fenolftaleína foi observada uma reação muito forte e rápida, onde

ocorreu uma intensa liberação de vapor, e uma coloração rosada muito forte.

Teoricamente, há uma efervescência, constatando a liberação de H2 e forma-se uma

base (NaOH) que é vista pela coloração rosa do indicador fenolftaleína. Constata-se

então que os resultados esperados foram obtidos.

Energia de Vaporização (sublimação) do sódio metálico, que é sólido à temperatura

ambiente. Na (s) → Na (g) (ΔHSUB = +107,8 kJ/mol).

Na + H2O NaOH + H2 - As moléculas de hidrogênio e oxigênio causaram a

oxidação do sódio, que é agente redutor e por isso se oxida.

3ª parte – No tubo de ensaio com solução aquosa de iodeto foi adicionado três

gotas de água de cloro, então nota-se claramente a mudança de cor que ocorre de

amarelo para castanho.

2 KI(aq) + Cl2(aq) → 2 KCl + I2(aq) - Iodeto é um médio agente redutor, enquanto o

Cloro é agente oxidante. O iodeto oxidou e o cloro reduziu.

I2 (aq) + 2e- → 2I- (aq) E°red= +0,54 v

Cl2 (aq) + 2e- → 2Cl- (aq) E°red= +1,36 v

4ª parte – Após colocado 1 mL de ácido ascórbico no tubo de ensaio foi adicionado

as 2 mL de solução etanólica de iodo, nessa etapa não foi obtido coloração alguma,

No mesmo tudo de ensaio foi adicionado 3 gotas de cloro, nota-se uma mistura

semelhante a água e o óleo, mas quando agitado torna-se incolor.

C6H8O6 + I2 → C6H6O6 + 2I- + 2H+

Teoricamente: O ácido ascórbico é um redutor, portanto deve reduzir o iodo (I2) para

iodeto (I-). Visualmente notamos que a cor castanho escuro (do iodo em solução

com solventes polares como água e etanol) deve desaparecer (o iodeto é incolor).

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Por sua vez, como o cloro (Cl2) é um oxidante mais forte (com potencial de redução

maior) que o iodo, vai oxidar o iodeto e a solução incolor voltará a ser castanho

devido ao iodo produzido.

Porém, neste experimento houve uma alteração nos resultados, pois um dos

reagentes (água de cloro) estava fora dos padrões, e a cor real que deveria ser

observada era o castanho ao final da mistura. O objetivo esperado durante o

procedimento em laboratório não foi satisfatório, mas após consultas ficou

esclarecido o ocorrido.

Metais e água: Metais alcalinos, como o sódio, fazem reação muito violenta com a

água, mesmo a frio. Metais alcalino-terrosos, como o magnésio, fazem reação

branda com a água, a frio. O magnésio faz reação muito lenta com a água fria; com

a água quente é mais rápida, porém branda.

6. CALCULOS DAS ENERGIAS DAS REAÇÕES

Energia da reação do Mg.

ΔHR = ΔHSUB + ΔHI + ΔHHID

ΔHR = 148 + (740+1450) + (-1921)

ΔHR = 417 KJ.mol-1

Energia da reação do Na.

ΔHR = ΔHSUB + ΔHI + ΔHHID

ΔHR = 107 + 500 + (-406)

ΔHR = 201 KJ.mol-1

7. CONCLUSÃO

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Conclui-se que quando um átomo absorve energia, os elétrons podem ser

transferidos de um nível para outro mais afastado do núcleo. Se a sua energia for

suficientemente alta, será possível arrancar o elétron do átomo em questão,

transformando o num íon positivo. Os metais de modo geral, possuem baixos

potenciais de ionização e baixa afinidade eletrônica, ou seja, eles perdem elétrons

facilmente; enquanto os ametais possuem altos potenciais de ionização e alta

afinidade eletrônica e seus elétrons são difíceis de serem arrancados. Em todas as

etapas desse experimento foi possível observar essas reações, alcançando assim o

objetivo dessa aula pratica no laboratório que era de observar as propriedades de

oxidação e redução entre alguns elementos, porém houve apenas um exceção

durante a 4ª parte do experimento onde o resultado obtido (sem coloração – incolor)

não foi o esperado (coloração castanho).

A medição do potencial de redução e oxidação também é muito utilizada em

processos industriais, em tratamento d'água e em laboratórios. Uma grande

aplicação para esta tecnologia é o controle de cloro na água potável, industrial, de

torres de resfriamento ou de efluentes.

O experimento realizado é de demasiada importância num curso de engenharia

ambiental, já que nos dá uma idéia de que tipos de materiais se oxidam mais

facilmente, e outros que podem causar a oxidação e também de que formas essas

reações podem ocorrer. E também no relativo a alterações no meio e prejuízos que

um oxidante ou redutor poderia causar num ambiente, em seres vivos e materiais de

trabalho.

8. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

14

ALVES, Líria. Brasil Escola – Química - Oxidação e Redução. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/oxidacao-reducao.htm>. Acesso em 16 de mar. 2010.

Et. Al. – Wikipédia - Enciclopédia digital - Afinidade Eletrônica. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Afinidade_eletr%C3%B4nica>. Acesso em 17 de mar. 2010.

Et. Al. – Wikipédia - Enciclopédia digital – Fenolftaleína. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna>. Acesso em 17 de mar. 2010.

Et. Al. - Ligações Químicas I – Apostila eletrônica. Disponível em: <http://200.156.70.12/sme/cursos/EQU/EQ20/modulo1/aula0/aula01/03.html>. Acesso em 17 de mar. 2010.

Et. Al. – Wikipédia - Enciclopédia digital - Potencial de Redução. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_redu%C3%A7%C3%A3o>. Acesso em 17 de mar. 2010.

FACULDADE DE CIÊNCIAS, UNIVERSIDADE DE LISBOA – Química Inorgânica I, Problemas. Disponível em: <http://www.dqb.fc.ul.pt/cup/44333/2008-09/Prob%20ES%2008.pdf>. Acesso em 17 de mar. 2010.

FACULDADES INTEGRADAS RUI BARBOSA - Normas ABNT. Disponível em: <http://www.firb.br/abntmonograf.htm>. Acesso em 24 de fev. 2010.

Física.net – Química - Reações Inorgânicas. Disponível em: <http://www.fisica.net/quimica/resumo14.htm#Oxi>. Acesso em 15 de mar. 2010.

GONÇALVES, Norberto Sanches. – Química Inorgânica Teórica. Disponível em: <http://www.qmc.ufsc.br/~lab313/qmc_5132_qu%EDmica_inorganica_teorica/roteiro_qmc_5132_parte2.pdf>. Acesso em 17 de mar. 2010.

PEDROSA, Simone Dias - Reações de Oxidação e Redução. Disponível em: <http://www.cecimig.fae.ufmg.br/wp-content/uploads/2007/10/monografia-final-simone.pdf>. Acesso em 16 de mar. 2010.

CANTO, Eduardo Leite; PERUZZO,Tito Miragaia , Química na Abordagem do Cotidiano. Editora Moderna. Volume 1.P 143-147.

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA. Óxido-Redução – Bioquímica.Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/ib/bioquimica/aula10oxido.pdf>. Acesso em 15 de mar.2010.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

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KJ/mol = ( mil Joule por cada mol de partículas/átomos/moléculas - neste caso

falamos em mol de molécula)

ΔHSUB = Energia/entalpia de Sublimação

ΔHI = Energia de Ionização

ΔHHID = Energia de Hidratação

ΔHR = Energia da Reação

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