NÚMERO DE OXIDAÇÃO. Porém, nem todos os compostos que existem são formados por íons. Observe a seguinte estrutura: METANO H C

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1 NÚMER DE XIDAÇÃ INTRDUÇÃ Na química há reações chamadas reações de óxido-redução que são de extrema importância no nosso dia-a-dia. Essas reações (que serão estudadas na próxima unidade) podem apresentar a propriedade de converter energia química em elétrica, ou seja, podem gerar energia elétrica. Veja, por exemplo, o caso das pilhas e baterias que utilizamos corriqueiramente. Na realidade, dentro de uma pilha, ocorre uma reação de óxido-redução, capaz de geral energia elétrica. Entretanto, antes de iniciarmos o estudo dessas reações necessitamos de um conceito fundamental o conceito de número de oxidação (NX) que será abordado nessa unidade. DEINIÇÃ DE NX De maneira geral, definimos NX como sendo uma carga real ou virtual que um átomo apresenta dentro de uma estrutura química. Mas o que isto quer dizer? Vamos observar alguns exemplos. SAL LRET DE SÓDI No sal Nal, a ligação entre sódio (Na) e e cloro (l) é do tipo iônica. bserve o esquema abaixo: A foto acima mostra que o íon sódio atuou como doador de elétron para o íon cloreto e ambos, dessa forma, adquiriram estabilidade. Porém, ambos apresentam cargas elétricas, o sódio positiva e o cloreto negativa. Dizemos então que o número de oxidação (NX) do sódio é +1 e o NX do cloro é 1. Na verdade estamos dizendo que o NX é a própria carga (ou a carga real) do átomo. utro exemplo: SULET DE ÁLI Agora houve a trasnferência de 2 elétrons co cálcio para o enxofre. Aqui, o NX do cálcio vale +2 e o NX do enxofre vale 2 NLUSÃ: nox do íon é a carga que este íon apresenta, ou seja, a carga real do íon. Porém, nem todos os compostos que existem são formados por íons. bserve a seguinte estrutura: METAN ada ligação mostrada acima é do tipo covalente, ou seja, não há íons nessa molécula. Nesse caso, como podemos calcular o NX de cada átomo? Primeiramente vamos considerar que as eletronegatividades dos átomos envolvidos são diferentes: eletronegatividade 2,1 eletronegatividade 2,6 Podemos concluir que as ligações entre arbono e idrogênio são covalentes polares, ou seja, o par de elétrons está levemente deslocado no sentido do átomo de carbono devido à sua maior eletronegatividade.

2 As setas indicam o deslocamento do par de elétrons da ligação no sentido do carbono. Agora podemos refletir sobre a seguinte questão. Se todas as ligações dessa molécula fossem iônicas, quem seria o ânion? E quem seria o cátion? ânion seria o carbono, já que devido à sua maior eletronegatividade pode atrair os elétrons dos hidrogênios. Aliás, os hidrogênios seriam os cátions devido à sua menor eletronegatividade. utra questão: Se todas as ligações dessa molécula fossem iônicas, quais seriam as cargas do carbono e dos hidrogênios? carbono atrai 4 elétrons, sendo um de cada hidrogênio. Então, caso as ligações fossem iônicas, o carbono teria carga 4. s hidrogênios afastam 1 elétron cada. Assim, se as ligações fossem iônicas, cada hidrogênio teria carga + 1. No entanto, não podemos dizer que os átomos acima apresentam realmente essas cargas, pois não estão realizando ligações iônicas, mas sim covalentes polares. Dessa maneira dizemos que o carbono apresenta carga virtual 4 e os hidrogênios apresentam carga virtual 1. omo o NX é definido como sendo a carga real ou virtual, podemos afirmar que o NX do carbono vale 4 e o nox dos hidrogênios valem +1, cada. bserve agora outro exemplo: Agora, quem atrai os elétrons compartilhados é o átomo de cloro, pois este é mais eletronegativo do que o carbono. Portanto, se todas as ligações fossem iônicas, o carbono teria carga + 4 e cada átomo de cloro Nessa molécula o NX do carbono vale + 4, enquanto que o NX de cada átomo de cloro vale 1.

3 IMPRTANTE: Notar que alguns elementos podem apresentar valores de NX variáveis, como, por exemplo, o carbono que nos exemplos acima apresentou NX 4 (no metano) e +4 (no tetracloreto de carbono). Essa diferença se deve ao fato de o carbono estar ligado a átomos diferentes átomos. REGRAS PRÁTIAS PARA ÁLUL D NX Abaixo seguem algumas regras que visam facilitar os cálculos dos NX dos elementos em uma série de situações. Para todas as regras há uma breve explicação (para que evitemos a decoreba pura e simples). 1 NAS SUBSTÂNIAS SIMPLES NX DS ÁTMS É SEMPRE ZER. bserve as seguintes estruturas: N N l l Br Br omo são formadas por um único tipo de átomo, suas ligações são covalentes apolares, ou seja, os átomos participantes não apresentam nem carga real, nem virtual. Por isso o NX de cada elemento vale zero. 2 NS MPSTS IÔNIS, NX DE ADA ÁTM RRESPNDE À SUA ARGA onforme vimos na definição o NX é a carga de cada átomo. Nesse caso, basta sabermos a carga do íon, que saberemos seu NX. bserve a estrutura do sulfeto de alumínio, que é um composto iônico. 3 NX D XIGÊNI, NA MAIRIA DAS SUBSTÂNIAS MPSTAS VALE 2 átomo de oxigênio adquire estabilidade ao receber dois elétrons. Portanto, numa ligação iônica sua carga seria sempre 2. Daí dizermos que seu NX é geralmente 2. Mas em que casos essa regra falha? bserve o exemplo o peróxido de hidrogênio ( 2 2 ), popularmente conhecido como água oxigenada : Nessa molécula, cada átomo de oxigênio atrai 1 elétron de cada hidrogênio, devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos. Assim, a carga virtual do oxigênio vale 1, enquanto a carga virtual de cada hidrogênio vale +1. Dessa maneira vamos considerar então o seguinte: NX D XIGÊNI, NA MAIRIA DS MPSTS VALE 2, M EXEÇÃ DS PERÓXIDS, NDE SEU NX VALE 1. 4 NX D IDRGÊNI, VALE +1 NA MAIRIA DAS SUBSTÂNIAS MPSTAS átomo de hidrogênio tem a tendência de realizar ligações do tipo covalente, em que compartilha elétrons. No entanto, observe a escala de eletronegatividade de alguns ametais:

4 bserve que a eletronegatividade do hidrogênio é menor que a da maioria dos ametais, ou seja, o átomo de hidrogênio quase sempre tem a tendência de ceder 1 elétron. Portanto seu nox tende a ser +1. Vejamos alguns casos: Nesse caso os hidrogênios são menos eletronegativos em relação ao enxofre. utro caso: Novamente, os átomos de hidrogênio são menos eletronegativos em relação ao átomo de nitrogênio. ATENÇÃ: QUAND ÁTM DE IDRGÊNI LIGA-SE A UM METAL, ATUA M REEPTR DE ELÉTRNS, E, PRTANT, APRESENTA NX = - 1. BSERVE: oncluímos então que, na ligação iônica o NX do hidrogênio vale 1, enquanto que na ligação covalente polar o NX vale +1.

5 5 A SMA DE TDS S NX EM UM MPST NEUTR DEVE VALER ZER Uma molécula ou composto iônico é eletricamente neutro. Isso significa que a quantidade de cargas negativas é sempre igual a zero. Vamos observar a molécula de ácido sulfúrico: omo já sabíamos anteriormente que o NX do oxigênio vale 2 e o NX do hidrogênio vale 1, podemos calcular o NX do enxofre. 6 EM ÍNS PLIATÔMIS, A SMATÓRIA DS VALRES DE NX DEVE SER SEMPRE IGUAL À ARGA D ÍN omo os íons possuem cargas, a soma dos NX não poderia vale zero (como nas moléculas neutras). bserve: 7 ALGUNS ELEMENTS METÁLIS APRESENTAM NX NSTANTE: s metais são elementos que tendem a doar elétrons. Dessa maneira podemos prever seu NX desde que saibamos previamente o número de elétrons que podem doar para adquirir estabilidade. bserve a tabela abaixo que apresenta as cargas de alguns cátions importantíssimos: ARGA (NX) ÍNS IMPRTANTES + 1 amília 1A (Li, Na K, Rb s r) e prata Ag + 2 amília 2A (Be Mg, a, Sr Ba, Ra) e zinco Zn + 3 Alumínio Al e Bismuto Bi erro e +2 /e +3 uro Au +1 /Au +3 ÍNS M ARGAS DUPLAS Manganês Mg +2 /Mg +4 obre u +1 /u +2 humbo Pb +2 /Pb +4 Agora vamos exercitar os conceitos que foram aprendidos.

6 Para isso calcule os NX de todos os átomos apresentados nas seguintes estruturas: 2 a) Kl b) 2 c) 3 P 4 d) S e) N 4 f) 3 g) N 3 h) e 2 3 i) e j) e 3 4 k) K 2 r 4 l) K 2 r 2 7 gabarito encontra-se abaixo. Agora, calcule os NX de todos os átomos nas fórmulas estruturais abaixo: N P P P - N N 2 N N 2 N Para conferir as respostas deste exercício procure os plantões. N 2 GABARIT: a) K = +1 l = -1 b) = +1 = -2 c) = +1 P = - 5 = -2 d) S = + 4 = 2 e ) N = - 3 = +1 f) = 0 g) = + 1 N = + 5 = - 2 h) e = +3 = - 2 i) e = +2 = - 2 j) e = + 8/3 = - 2 k) K = +1 r = +7 = - 2 l) K = +1 r = + 6 = - 2

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