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Mapa conceitual - oxidação e redução .

Glossário:

always occur together - sempre ocorrem juntos. Quer dizer, onde há oxidação há também redução,e vice-versa; um não ocorre sem o outro.

decrease / increase - aumenta / diminui

smelting - é o processo de extrair um metal do seu minério. Por exemplo, extrair o aluminio da bauxita (a rocha que contém o metal).

 

Os potenciais de eletrodo são também chamados de potenciais de redução, porque ser reduzido significa receber elétrons. Ser oxidado é o contrário, é perder elétrons.

Reações de oxidação e de redução são estudadas por toda a química, inclusive em química orgânica, que é a parte que mais cai em vestibulares.

Para que haja redução é necessário que haja oxidação ao mesmo tempo (se um ganha outro tem que perder) e por isso essas reações são chamadas de oxi-redução.

Os potenciais de eletrodo na dados na tebela são para redução, mas estas reações não poderiam ocorrer sozinhas sem a outra parte que é oxidada. Como aparece apenas a redução, na tabela, pode parecer que seja algo que ocorre assim isoladamente.

 

Número de oxidação

Um elemento que possui todos seus elétrons possui numero de oxidação 0. Este aumenta com a perda e diminui com o ganho de elétrons. Então por exemplo o Cu⁰ é muito diferente do Cu⁺², pois o primeiro tem a forma macroscópica de metal avermelhado e o segundo está presente em soluções (na cor azul) ou em rochas, frequentemente de cores azul-esverdeado, como na rocha malaquita (abaixo), que é usada na fabricação de jóias.

Malaquita : uma minério de cobre que é usado como jóia e decoração

Aliás uma característica dos metais de transição é que els assumem diversas cores, dependendo do numero de oxidação. Por exemplo, soluções de vanádio com números de oxidação +2, +3 , +4 e +5 são vistos abaixo:

Estados de oxidação diferentes do vanádio (Foto da Wikipedia)

 

Reações

Na reação de oxi-redução, os números de oxidação de certos elementos e substâncias muda. Veja por exemplo:

 

MnO₄ ^- (aq) + 8 H⁺ (aq) + 5e^- --> Mn²⁺ (aq)+ 4 H₂O (l); E^o = +1.51 V

 

O número de oxidação do Mn, em MnO₄ ^- (aq) é +7 e , após a reação, em Mn²⁺ (aq) é +2, portanto diminuiu. O Mn sofreu oxidação, quer dizer, perdeu elétrons.

 

Perceba que no caso do íon, Mn²⁺ (aq), o número de oxidação já vem escrito. No caso de substâncias ele precisa ser calculado.

Como calcular números de oxidação de átomos em moléculas>>

 

A oxidação do ferro (enferrujamento) causa enormes despesas e problemas à humanidade. Neste caso:

4Fe + 3O₂ →2 Fe₂O₃

O Nox do Fe antes da reação é 0 (estado fundamental), e depois é +3 . Ele perdeu elétrons e portanto foi oxidado.Vemos que ele ganhou oxigênios.

O Nox do oxigênio antes é 0 e depois é -2. Ele ganhou elétrons e portanto foi reduzido.

 

Uma palha de aço (bombril) é oxidada muito rapidamente , quando molhada.

A oxidação do ferro também pode produzir fogo (queima de bombril), como vemos em fogos de artifício que lançam pó de ferro para produzir lindas faíscas.

 

Alumínio- combustível de foguetes

A oxidação do alumínio é muito energética, ao ponto de ser usada em combustíveis de foguetes, como por exemplo no caso do ônibus espacial americano (space shuttle).

A reação termita, também baseada na oxidação do alumínio, é capaz de produzir temperaturas altíssimas, a ponto de derreter o ferro. Ela é usada para soldar trilhos de trem.

Termita:

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Perceba que o Al é mais reativo que o Fe e por isso pega o oxigênio.

O Nox do Fe antes da reação é +3, e depois é 0 (estado fundamental). Ele ganhou elétrons e portanto foi reduzido.Vemos que ele perdeu oxigênios.

O Nox do Al antes é 0 e depois é +3. O Al perdeu elétrons e portanto foi oxidado.Vemos também que ele ganhou oxigênios.

 

No caso de reações orgânicas, ser oxidado é ganhar oxigênios, e ser reduzido é perder oxigênios, ou ganhar hidrogênios, conforme o mapa no topo desta página . Normalmente estudamos reações de combustíveis com oxigênio, por exemplo:

 

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© Ricardo Esplugas de Oliveira, 2020