Reações com transferência de elétrons: oxirredução

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1 Reações com transferência de elétrons: oxirredução Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 19/05/2016

2 Número de oxidação: número de cargas que um átomo teria em uma molécula (em um composto iônico) se houvesse transferência completa de elétrons H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) S (s) + O 2(g) SO 2(g)

3 Regras 1) Elementos livres: número de oxidação zero. H 2, Br 2, Na, Be; 2) Grupo 1: 1+. Grupo 2: 2+ 3) Compostos com oxigênio (MgO, H 2 O): número de oxidação do oxigênio é -2. Exceção: H 2 O 2 : -1; 4) Hidrogênio: 1+. Exceção: LiH, CaH 2. número de oxidação: -1; 5) Flúor: -1. Outros haletos: carga negativa. Exceção: oxiácidos e oxiânions. ClO - ; 6) Molécula neutra: somatório é 0. Íon: igual à carga total do íon.

4 Regras O número de oxidação máximo de um não- metal é igual ao número do seu grupo -10 Grupo 15 Grupo 16 Grupo 17 nitrogênio, 5+. enxofre, 6+. cloro, 7+. O número de oxidação mínimo é igual ao n o do grupo -18.

5 Exercício: Determine o número de oxidação dos elementos em cada um dos compostos ou íons: (a) óxido de alumínio, Al 2 O 3 (b) Ácido fosfórico, H 3 PO 4 (c) Íon sulfato, SO 4-2 (d) Íon dicromato, Cr 2 O 7-2 1) Elementos livres: número de oxidação zero. H 2, Br 2, Na, Be; 2) Grupo 1: 1+. Grupo 2: 2+ 3) Compostos com oxigênio (MgO, H 2 O): número de oxidação do oxigênio é -2. Exceção: H 2 O 2 : -1; 4) Hidrogênio: 1+. Exceção: LiH, CaH 2. número de oxidação: -1; 5) Flúor: -1. Outros haletos: carga negativa. Exceção: oxiácidos e oxiânions. ClO - ; 6) Molécula neutra: somatório é 0. Íon: igual à carga total do íon.

6 Reações redox Termita Fe 2 O 3(s) + 2 Al (s) ----> 2 Fe (s) + Al 2 O 3(s)

7 Reações redox Cu (s) + 2 Ag + (aq) ---> Cu 2+ (aq) + 2 Ag (s) Em todas as reações se alguma espécie está sendo oxidada outra está sendo reduzida!

8 Reações redox Por que estudá-las? Baterias Corrosão Manufatura de metais Combustíveis

9 Reações redox São caracterizadas pela TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS entre um doador e um receptor, resultando em: 1. Aumento do número de oxidação do elemento = OXIDAÇÃO 2. Diminuição do número de oxidação do elemento = REDUÇÃO

10 Reconhecendo uma reações redox Corrosão do alumínio 2 Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) --> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) Al (s) - --> Al 3+ (aq) + 3 e - Número de oxidação do Al aumenta com a doação de elétrons pelo metal Dessa maneira, o Al é OXIDADO Al é o AGENTE REDUTOR na semi-reação balanceada

11 Reconhecendo uma reações redox Corrosão do alumínio 2 Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) --> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2 e- - --> Cu (s) Número de oxidação do cobre diminui com o ganho de elétrons pelo metal Dessa maneira, o cobre é REDUZIDO cobre é o AGENTE OXIDANTE na semi-reação balanceada

12 Reconhecendo uma reações redox Note que as 2 semi-reações se combinam resultando na equação global se usamos 2 mol de Al e 3 mol de Cu 2+. Al (s) --> Al 3+ (aq) + 3 e - Cu 2+ (aq) + 2 e - --> Cu (s) Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) ---> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) A equação final está balanceada por massa e carga

13 Reconhecendo uma reações redox Note que as 2 semi-reações se combinam resultando na equação global se usamos 2 mol de Al e 3 mol de Cu 2+. Al (s) --> Al 3+ (aq) + 3 e - (x2) Cu 2+ (aq) + 2 e - --> Cu (s) (x3) Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) ---> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) A equação final está balanceada por massa e carga

14 Reconhecendo uma reações redox Note que as 2 semi-reações se combinam resultando na equação global se usamos 2 mol de Al e 3 mol de Cu Al (s) --> 2 Al 3+ (aq) + 6 e - 3 Cu 2+ (aq) + 6 e - --> 3 Cu (s) Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) ---> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) A equação final está balanceada por massa e a carga

15 Reconhecendo uma reações redox Note que as 2 semi-reações se combinam resultando na equação global se usamos 2 mol de Al e 3 mol de Cu Al (s) --> 2 Al 3+ (aq) + 6 e - 3 Cu 2+ (aq) + 6 e - --> 3 Cu (s) Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) ---> 2 Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) A equação final está balanceada por massa e a carga

16 Exemplos de agentes redutores e oxidantes Cu + HNO 3 --> Cu 2+ + NO 2 Metais (Cu) são agentes redutores HNO 3 é um agente oxidante Metais (Na, K, Mg, Fe) são agentes redutores 2 K (s) + 2 H 2 O (l) --> 2 KOH + H 2

17 Reconhecendo uma reações redox Tipo de reação Oxidação Redução Em termos do oxigênio ganha perde Em termos do halogênio ganha perde Em termos dos elétrons perde ganha

18 Força do agente redutor Nessa série, qualquer metal acima do outro pode reduzir esse outro metal Powerful!!! Muito forte Forte O metal Mg pode reagir com Intermediário íons Cu 2+ para formar cobre metálico. O chumbo vai reagir com íons Fe 3+? Fraco Muito fraco

19 Exercício: Identifique quais átomos estão passando por mudanças em seus números de oxidação e classifique as reações como ácido-base, precipitação ou oxirredução. (a) NaOH (aq) + HNO 3(aq) NaNO 3(aq) + H 2 O (l) (b) Cu (s) + Cl 2(g) CuCl 2(s) (c) 2 HNO 3(aq) + Ca(OH) 2(s) Ca(NO 3 ) 2(aq) + 2H 2 O (l) (d) 2 S 2 O -2 3 (aq) + I 2(aq) S 4 O -2 6 (aq) + 2I - (aq)

20 Tipos de reações redox Combinação Duas substâncias ou mais se combinam para formar um só produto

21 Tipos de reações redox Decomposição Quebra de um composto em dois ou mais componentes

22 Tipos de reações redox Combustão Reação com oxigênio com liberação de calor e luz 0 2-

23 Tipos de reações redox Deslocamento Um íon (ou átomo) é substituído por outro hidrogênio metal halogênio

24 Tipos de reações redox Desproporcionamento Um elemento em determinado estado de oxidação é simultaneamente oxidado e reduzido

25 Exercício decomposição combinação Deslocamento de metal Desproporcionamento

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