Oxirredução. O professor recomenda: Estude pelos seguintes livros/páginas sobre a oxirredução e faça os exercícios! 26/10/2011
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- Luiz Fernando Figueiredo Candal
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1 Oxirredução O professor recomenda: Estude pelos seguintes livros/páginas sobre a oxirredução e faça os exercícios! Shriver Ed 4 Cap.4 p Atkins & Jones 1 ED Cap. 12 p Brown Cap. 20 p Lee Cap. - p. --- Russel v2 Cap.18 p
2 Reações de Óxido- Redução O termo oxidação e redução vêm de reações que são conhecidas há séculos. As civilizações antigas aprenderam a transformar óxidos e sulfetos metálicos em metais, isto é a reduzir o minério a metal. Fe 2 O 3 perde oxigênio e é reduzido. Fe 2 O 3(s) + 3 CO (g) 2 Fe 3 CO (s) + 2 (g) CO é o agente de oxidação. Ele ganha oxigênio e é oxidado. 2
3 Idade dos metais Reações de Óxido- Redução Espécie que doa elétrons sofre oxidação Quem dá Oxida Espécie que recebe elétrons sofre redução Quem reduz Recebe elétrons A espécie que sofre redução é um agente oxidante. A espécie que sofre oxidação é um agente redutor. 3
4 Reações de Óxido- Redução Espécie que doa elétrons sofre oxidação Quem dá Oxida Espécie que recebe elétrons sofre redução Quem reduz Recebe elétrons Reações de Óxido- Redução A superfície abaixo de cobre fica coberta de prata metálica caso a solução contenha íons prata. Trata se de um processo de óxido redução. Tempo Ag + aceita elétrons do Cu e é reduzido a Ag. Ag + + (aq) Cu (s) Ag (s) + Cu +2 (aq) Cu doa elétrons ao Ag + e é oxidado a Cu +2. 4
5 Número de oxidação (NOX): Espécie Nox Exemplo Hidrogênio (H) +1 H 2 O, H 2 SO 4, HCl Família 1A +1 NaCl, LiBr, KI Família 2A +2 CaCl 2, Mg(NO 3 ) 2 Família 3A +3 AlBr 3, GaCl 3 Família 7A -1 NaCl, PCl 3, NF 3 Oxigênio -2 H 2 O, H 3 PO 4, CO Íon amônio +1 NH 4 OH, NH 4 NO 3 Número de oxidação (NOX): 5
6 Número de Óxido- Redução (NOX) Número de Óxido- Redução (NOX) 6
7 Número de Óxido- Redução (NOX) Exercícios de fixação: Determine o estado de oxidação dos compostos de cromo que possuem as seguintes fórmulas abaixo: a) CrCl 2 Cloreto de Cromo(II) a b c d b) CrCl 3 Cloreto de Cromo(III) c) K 2 CrO 4 Cromato de potássio d) K 2 Cr 2 O 7 Dicromato de potássio a) Nox = +2; b) Nox = +3; c) Nox = +6; d) Nox =+6. 7
8 Exercícios de fixação: Determine o estado de oxidação dos elementos em cada um dos seguintes compostos ou íons: A) Sulfeto de Cádmio, CdS B) Hidreto de alumínio, AlH 3 C) Íon tiossulfato, S 2 O -2 3 ; D) Dicromato de sódio, Na 2 Cr 2 O 7 Exercícios de fixação: Determine o estado de oxidação do elemento indicado em cada um dos seguintes compostos ou íons: A) Alumínio no óxido de alumínio, Al 2 O 3 ; B) Fósforo no ácido fosfórico, H 3 PO 4 ; C) Enxofre no íon sulfato, SO -2 4 ; D) Cada átomo de Cr no íon dicromato, Cr 2 O
9 Reações de Óxido- Redução Ferro metálico reage com gás cloro formando cloreto de ferro(iii). Tente escrever a equação química que representa essa reação. Descreva os Nox das espécies. Oxidação Redução Reações de Óxido- Redução Prata metálica é formada quando há cobre metálico em uma solução contendo íons de prata. No béquer abaixo há uma reação de óxido redução que apresenta a formação de prata metálica na superfície do cobre metálico. Tente escrever a equação química que representa essa reação. Utilizando como reagente de prata o nitrato de prata. Descreva os Nox das espécies. Oxidação Redução 9
10 Reações de Óxido- Redução A reação de fósforo (P4) com gás cloro é exotérmica, assim há liberação de calor. Monte a equação química correspondente a formação do tricloreto de fósforo e determine o nox. Oxidação Redução Reações de Óxido- Redução A estátua da liberdade (EUA) é constituída de placas de cobre que sofrem corrosão com a estrutura metálica. A corrosão é ainda mais acentuada devido sua localização próxima ao mar. Determine qual a espécie que sofre oxidação e qual é o agente oxidante na equação abaixo: O gás hidrogênio é formado quando metais como o zinco são colocados em contato com ácidos fortes. Determine qual a espécie que sofre oxidação e qual é o agente oxidante na equação abaixo: 10
11 Reações de Óxido- Redução Quando cálcio metálico é colocado em contato com água há formação de gás hidrogênio e o meio torna-se básico devido a formação de hidróxido de cálcio. Qual a espécie que sofre oxidação? Reações de Óxido- Redução A adição de bromo em solução contendo íons iodeto ocorre a formação de iodo e de íons brometo em solução. Veja a reação pelas figuras abaixo. Determine qual a espécie que sofreu redução, oxidação, agente oxidante e agente redução: 11
12 O X I R E D U Ç Ã O Tendências das reações reações de óxido-redução 12
13 Reações de Óxido- Redução Cálculo da ddp (fem) 13
14 Tabela de ΔE Os valores de ΔE permite determinar a ddp (diferença de potencial) de um sistema em volts (V). Potencial padrão ΔE 14
15 Diagrama de Latimer Diagrama de Latimer 15
16 Diagrama de Frost Diagrama de Frost 16
17 Etapa1: Escrever a equação iônica não balanceada Etapa2: Balancear os átomos de Hidrogênio e Oxigênio. Etapa3: Determinar todos os NOX das espécies. Etapa4: Verificar quais espécies que sofreram redução/oxidação. Etapa5: Determinar o nº de elétrons das espécies que sofreram redução/oxidação. Etapa6: Trocar os números de elétrons x espécies. Balanceamento por Óxido- Redução As reações que envolvem o processo de oxi-redução podem ter seus coeficientes estequiométricos facilmente acertados através de uma sistemática simples. Veja a reação de permanganato de potássio com brometo de potássio. 17
18 Balanceamento por Óxido- Redução Balanceamento por Óxido- Redução 18
19 Balanceamento por Óxido- Redução 19
20 Balanceamento por Óxido- Redução Balanceamento por Óxido- Redução 20
21 Obtenção de ferro Exercícios Propostos: 1) Fogos de artifício são muito utilizados em grandes eventos ao ar livre. Para que os fogos produzam os efeitos de som, luz, cor e forma planejados, é necessária uma seleção precisa dos produtos químicos que serão utilizados. Os fogos de artifício também devem conter reagentes capazes de sofrer uma reação redox com rápida liberação de grandes quantidades de energia. Uma possibilidade e reagir nitrato de potássio e enxofre, segundo a equação: 4KNOƒ + 5S ë 2K O + 5SO + 2N Escreva as semi-reações de redução e oxidação e identifique o agente redutor e o agente oxidante. 21
22 Exercícios Propostos: 2) Pode-se imaginar que o ser humano tenha pintado o próprio corpo com cores e formas, procurando imitar os animais multicoloridos e assim adquirir as suas qualidades: a rapidez da gazela; a força do tigre; a leveza das aves... A pintura corporal é ainda muito usada entre os índios brasileiros. Os desenhos, as cores e as suas combinações estão relacionados com solenidades ou com atividades a serem realizadas. Para obter um corante vermelho, com o que pintam o corpo, os índios brasileiros trituram sementes de urucum, fervendo esse pó com água. A cor preta é obtida da fruta jenipapo ivá. O suco que dela é obtido é quase incolor, mas depois de esfregado no corpo, em contato com o ar, começa a escurecer até ficar preto. a) No caso do urucum, como se denomina o processo de obtenção do corante usando água? b) Cite dois motivos que justifiquem o uso de água quente em lugar de água fria no processo extrativo do corante vermelho. c) Algum dos processos de pintura corporal, citados no texto, envolve uma transformação química? Responda sim ou não e justifique. Exercícios Propostos: 3) O fósforo branco P é tão reativo que deve ser guardado em água para não se inflamar espontaneamente: P + 5 O ë P O 10 + calor. O fósforo vermelho, muito mais seguro, encontra-se na lixa da caixinha de fósforos. Quando riscado, transforma-se em P que pega fogo. O calor gerado inicia a reação entre as substâncias presentes na cabeça do palito. A reação global é: P + 5 O + 3 S + 2 KCØOƒ ë P O SO + 2 KCØ + calor Entre os átomos que sofrem respectivamente oxidação e redução na reação química global estão, nos reagentes, os de a) oxigênio no O e os de enxofre. b) enxofre e os de oxigênio no O. c) cloro no KCØOƒ e os de fósforo. d) oxigênio no O e os de fósforo. e) cloro no KCØOƒ e os de enxofre. 22
23 Exercícios Propostos: 4) A queima de carvão mineral para a geração do vapor d'água que move as turbinas das usinas termoelétricas lança, na atmosfera, além de dióxido de carbono, grandes quantidades de enxofre e óxidos nitrogenados, gases que formam a chuva ácida. Com a diminuição do ph, não há mais proteção da ferragem. No processo de oxidação do ferro, há expansão de volume e conseqüente fragmentação do concreto. As equações que podem representar a formação da ferrugem pela ação do CO e da água são: 1) Fe+CO +H O Ï FeCOƒ+H 2) FeCOƒ+CO +H O Ï Fe(HCOƒ) 3) 4Fe(HCOƒ) +O Ï 2(Fe Oƒ. 2 H O)+8CO O número de oxidação do ferro nos compostos Fe(HCOƒ) e Fe Oƒ. 2 H O é, respectivamente, a) +1 e +2 b) +1 e +3 c) +2 e +2 d) +2 e +3 e) +3 e +3 Exercícios Propostos: 5) A cebola, por conter derivados de enxofre, pode escurecer talheres de prata. Esse fenômeno pode ser representado pela seguinte equação não-balanceada: Ag(s) + H S(g) + O (g) ë Ag S(s) + H O(Ø) Considerando o processo, assinale a afirmativa CORRETA. a) Os átomos de Ag são reduzidos durante o processo. b) Os átomos de oxigênio são oxidados durante o processo. c) O H S funciona como o oxidante do processo. d) Após o balanceamento da equação, a soma de todos os coeficientes mínimos e inteiros é igual a
24 Exercícios Propostos: 6) Alumínio metálico reage com ácido sulfúrico produzindo sulfato de alumínio e gás hidrogênio, conforme a seguinte equação não-balanceada: AØ(s) + H SO (aq) ë AØ (SO )ƒ(aq) + H (g) Com relação ao processo e com base em seus conhecimentos, assinale a afirmativa INCORRETA. a) O alumínio sofre uma oxidação. b) O hidrogênio sofre uma redução. c) O estado de oxidação do enxofre no H 2 SO 4 é + 6. d) Após o balanceamento da equação, a soma dos coeficientes mínimos e inteiros das espécies envolvidas é igual a 8. Exercícios Propostos: 7) Sobre a reação: Zn (s) + 2HCØ (aq) ë ZnCØ (aq) + H (g) assinale a alternativa correta. a) O zinco sofre redução. b) O cátion H (aq) sofre oxidação. c) O zinco doa elétrons para o cátion H (aq). d) O zinco recebe elétrons formando o cátion Zn (aq). e) O íon cloreto se reduz formando ZnCl (aq). 24
25 Exercícios Propostos: 8) Importantes fenômenos naturais e tecnológicos estão associados à ocorrência de fenômenos químicos. A seguir, são dados exemplos de reações químicas. (a) SO (g) + O (g) ë SOƒ(g) (b) H S + Br + H O ë H SO + HBr Considerando as reações químicas dadas, julgue as afirmações a seguir: I. Ambas são exemplos de reações de oxidação e redução. II. A reação (a) está envolvida no processo de formação da chuva ácida. III. Na reação (b), a molécula de bromo é o agente redutor. Qual a afirmativa é verdadeira? Exercícios Propostos: 9) Óculos com lentes fotocromáticas escurecem com o aumento da luminosidade ambiente. Em certas lentes este processo ocorre devido aos cristais de cloreto de cobre (I) e cloreto de prata adicionados ao vidro. Quando a luminosidade aumenta, um elétron do ânion cloreto é transferido para o cátion prata, formando-se átomos de prata que produzem o escurecimento do vidro. Quando a luminosidade diminui, o clareamento do vidro ocorre segundo o processo adiante. etapa I: CØ + Cu ë Cu + CØ etapa II: Cu + Ag ë Cu + Ag No processo de clareamento do vidro fotocromático, os átomos de cloro e prata comportam-se, respectivamente, como: a) redutor e redutor b) oxidante e redutor c) redutor e oxidante d) oxidante e oxidante 25
26 Exercícios Propostos: 10) A dissolução do ouro em água régia (uma mistura de ácido nítrico e ácido clorídrico) ocorre segundo a equação química: Au(s) + NOƒ(aq) + 4H (aq) + 4CØ(aq) ë AuCØ (aq) + 2H O(Ø) + NO(g) Com relação à reação, assinale a alternativa correta. a) O nitrato atua como agente oxidante. b) O estado de oxidação do N passa de + 5 para - 3. c) O cloreto atua como agente redutor. d) O oxigênio sofre oxidação de 2 elétrons. e) O íon hidrogênio atua como agente redutor. 26
7- (PUCCAMP) Examine as equações químicas a seguir: I- 2CrO 4
OXIRREDUÇÃO 1- Se X, Y e Q apresentam número de oxidação máximo nas espécies químicas XO 4 2-, MgYO 3 e H 3 QO 4, então pertencem, respectivamente, à família dos: A) Metais Alcalinos, Carbono e Nitrogênio.
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