RESUMO DE QUÍMICA- 3º TRIMESTRE Nome:___________________________________________________SÉRIE: 2º ANO OXIDAÇÃO E REDUÇÃO As reações de oxidação e redução envolvem a perda e ganho de elétrons. Algumas dessas reações são muito importantes para o nosso cotidiano, para a manutenção da vida, fotossíntese e metabolismo da glicose no corpo. OXIDAÇÃO: É a perda de elétrons por parte de um átomo ou radical. Ocorre o aumento do nox→ perda de elétrons . REDUÇÃO: É a aquisição de elétrons por parte de um átomo ou radical. Ocorre o diminuição do nox →ganho de elétrons Logo, Agente Oxidante é o elemento ou substância que provoca oxidação, ele próprio se reduz. Agente Redutor é o elemento ou substância que provoca redução, ele próprio se oxida. RESUMO: OXIDAÇÃO:Ocorre o aumento do nox→ perda de elétrons →agente redutor REDUÇÃO: Ocorre o diminuição do nox →ganho de elétrons →agente oxidante Número de Oxidação(NOX) : É a carga que o átomo adquire quando participa de uma ligação química. REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO NOX: Substância simples tem nox sempre igual a ZERO. EX.: Cl2,H2,O2 Nos íons simples(constituídos por um só elemento), o nox do elemento coincide com a carga do íons. EX.: K+,Ba+2,N3-. Em um íon a soma dos nox é igual à carga do íon. O nox de cada átomo deve ser determinado isoladamente. A soma dos nox de todos os átomos constituintes de um composto tem que ser igual a zero. ELEMENTOS QUE NESSAS CONDIÇÕES APRESENTAM NOX FIXO: ELEMENTOS 1) Alcalinos e Ag 2) Alcalinos-terrosos e Zn 3)alumínio 4) hidrogênio 5) hidrogênio 6) oxigênio 7) oxigênio 8) calcogênios 9)halogênios CONDIÇÕES NOX EXEMPLOS Em qualquer substância composta Em qualquer substância composta +1 NaCl K2SO4 AgCl BaCl2 CaO ZnSO4 ZnO Em qualquer substância composta Em qualquer substância composta Em hidretos metálicos Em qualquer substância composta Nos peróxidos +3 Al2(SO4)3 +1 H2O -1 -2 NaH, CaH2 H2O -1 H2O2, Na2O2 Quando estiver à direita do composto Quando estiver à direita do composto ou quando formar compostos binários -2 CO, H2S -1 HF, HCl +2 Nos compostos moleculares o nox negativo é atribuído ao átomo mais eletronegativo. Número de oxidação ou nox é a carga elétrica real ou aparente que um átomo adquire quando faz ligações químicas. Para determinação do nox em moléculas em grupamento iônico pode-se fazer o uso da tabela a seguir: ELEMENTOS QUE POSSUI NOX VARIAVÉL 1) Cu = +1 e +2 7) Ni= +2 e + 3 2) Fe = +2 e +3 8) Pt =+2 e +4 3) Au = +1 e +3 9) Co= +2 e +3 4) Pb = +2 e +4 5) Sn = +2 e +4 6) C = -4, -3, -2, -1, 0,+1, +2, +3, +4 BALANCEAMENTO DE UMA REAÇÃO DE OXIDO-REDUÇÃO. 1-Calcula-se o nox de cada átomo. 2- Identificar os elementos que sofreram mudança de nox determinado a sua variação total(∆) do NOX do oxidante e do redutor. Δ= variação do nox do elemento X maior número de elementos do composto. 3-Colocar o Δ do oxidante como coeficiente do redutor e vice-versa. Os valores de ∆ devem ser invertidos no membro em que estiver o maior nº de átomos que sofrem oxirredução, se não puder ser observado o maior nº de espécie químicas. 4-Acertar os demais coeficientes pelo método de tentativas. E por último acertar os coeficiente dos hidrogênio e do oxigênio. EXEMPLOS: Quando uma solução aquosa de permanganato ele potássio, KMnO4 de cor violeta, e gotejada sabre uma solução de acido clorídrico, HCl, ela sofre uma descoloração, ou seja, torna-se incolor. Essa reação pode ser representada por: KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O Inicialmente , determinamos a variação do nox, Δ NOX, de cada elemento: KMnO4 + +1 +7 -2 HCl +1 redução: KCl + +1 -1 Nox =5 MnCl2 + -1 Cl2 + H2O +1 -2 +2 oxidação : Nox =1 0 -1 Todo o manganês, Mn, presente no KMnO4 se reduziu, originando o MnCl2. Δ NOx=5 KMnO4 MnCl2 O Cloro presente no HCl originou o KCl, MnCl2 e Cl2 , sendo que somente uma parte dos seus átomos se oxidou, originando o Cl2 que é a parte que nos interessa. Cl2 HCl KCl MnCl2 Relacionando a ΔNox com a quantidade de Cl2 formada, notamos que cada cloro que forma Cl2 perde 1 elétron; como são necessários 2 cloros para formar cada Cl2 , nessa formação foram perdidos 2 elétrons. Assim, temos: KMnO4 = Δ NOx=5 Cl2 =2 Δ NOx=2 A seguir, determinamos os coeficientes para cada espécie em que houve variação do Nox, sabendo que isso pode ser feito simplesmente atribuindo o Δ Nox de uma espécie como coeficientes da outra espécie. Assim, temos: KMnO4 = Δ Nox =5 5 será o coeficiente do Cl2. Cl2 =2 Δ NOx= 2 2 será o coeficiente do KMnO4. Na equação, temos: 2 KMnO4 + HCl KCl + MnCl2 + 5Cl2 + H2O Observe que o número total de elétrons perdidos é igual ao número total de elétrons recebidos. Elétrons perdidos Elétrons recebidos 1 KMnO4 = 5 e1Cl2 = 2 e2 KMnO4 = 10 e5Cl2 = 10 eAgora, conhecendo os coeficientes do KMnO4 e o Cl2, podemos determinar os outros pelo método das tentativas, e teremos a equação balanceada: 2 KMnO4 + 16 HCl 2 KCl + 2 MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O EXEMPLO 2: KClO3 KCl+ KClO4 EXEMPLO 3: KI + KMnO4 + H2O→ EXEMPLO 4: H2S + HNO3 EXEMPLO 5: H2S + HNO3 I2 + H2SO4+ H2SO4+ MnO2 + KOH NO + H2O NO + H2O 6) (UFRS) No composto Mn2O3 , o manganês apresenta o mesmo nox igual ao fósforo( P) no composto: a) PH3 b) H3PO c) H3PO4 d) H4P 2O5 e) H4P 2O7 7) Na equação não balanceada de òxido-redução abaixo: K2Cr2O7 + HCl → KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O A soma dos coeficientes das substância que se oxidam: a) 3 b) 2 c) 17 d) 14 e) n.d.a 8) (Unicruz-RS) Na equação química não balanceada: Bi2O3 + NaClO + NaOH→ NaBiO3 + NaCl +H2O , o elemento que se oxida e o que se reduz são respectivamente: a) bismuto e oxigênio b) oxigênio e bismuto c) bismuto e cloro d) Cl e O e) Cl e Bi 9) Pode-se afirmar que o nox do átomo de: ( )enxofre no íon S2O42- é igual a +6 ( )iodo na molécula de I2 é igual a -1 ( )arsênio no composto H3AsO3 é igual a +5 ( )ferro no composto Fe2O3 é igual a +2 ( )fósforo no composto Na4P2O7 é igual a +5 ( )nitrogênio no composto H2N2O2 é igual a -1 ( )manganês no composto KMnO4 é igual a +3 10)(UESC) Para equação não balanceada: MnO2 + KClO3 + KOH → K2MnO4 + KCl + H2O Assinale a alternativa incorreta. a) a soma de todos os coeficientes estequiométricos, na proporção mínima de números inteiros, é 17. b) O agente oxidante é o KClO3. c) O agente redutor é o MnO2. d) O número de oxidação do manganês é duas vezes o número de oxidação do hidrogênio e) Cada átomo de cloro ganha seis elétrons. 11) (PUC-RS)Em relação à equação de óxido-redução não- balanceada Fe0 +CuSO4→Fe2(SO4)3+ Cu0 pode-se afirmar que o: a) número de oxidação do cobre no sulfato cúprico é +1. b) átomo de ferro perde 2 elétrons. c) Cobre sofre oxidação. d) Ferro é o agente oxidante e) Ferro sofre oxidação ELETROQUÍMICA Pilha e baterias são qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica. A primeira pilha elétrica foi criada em 1800 pelo cientista italiano Alessandro Volta, em 1836 Daniell aperfeiçoa em dois eletrodos metálicos unidas por uma ponte salina. A pilha apresenta o seguinte aspecto: Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). É o pólo positivo da pilha. Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha. Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo) e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha. Cu -2 SO4 Zn K+ K+ SO4 -2 +2 Cu -2 SO4 +2 Zn Ânodo: Zn0→Zn+2 + 2 eCátodo: Cu+2 +2e-→Cu0 Reação global: zn(s) + Cu+2 → Zn+2 + Cu0 A placa de zinco fica corroída; A concentração de zn+2 aumenta; A massa da placa de cobre aumenta; A concentração de cu+2 diminui. Ânodo Ocorre Oxidação A→ Ax+ + x eocorre a corrosão pólo negativo: eletrodo que emite elétrons . Cátodo Ocorre Redução Bx+ + x e-→ B Ocorre a deposição Cátodo: elétrodo que recebe elétrons do circuito Sentido em que as semi-reações ocorrem Representação convencionada pela IUPAC Zn/Zn2+//Cu2+/Cu Zn0/Zn+2 / Cu+2/ Cu0 Ânodo Cátodo Oxidação Redução Sentido em que as semi-reações ocorrem EXEMPLOS 1-Observando o esquema de uma pilha com eletrodos de alumínio e cromo. Sabendo que os elétrons fluem do eletrodo de alumínio para o cromo: 0 Al Cr +3 Al a) b) c) d) 0 +3 Cr Que eletrodo constitui o ânodo? Qual a equação da reação global da pilha? Qual a solução tem uma concentração aumentada? Dê a representação estabelecida pela IUPAC? 2-Observando o esquema de uma pilha com eletrodos de A e B. Sabendo que os elétrons fluem do eletrodo de A para o B: 0 A B 0 + B A+ a) Que eletrodo constitui o ânodo? d) Dê a representação estabelecida pela b) Qual a equação da reação global da pilha? IUPAC? c) Qual a solução tem uma concentração aumentada? 3-Observando o esquema de uma pilha com eletrodos de X e W. Sabendo que os elétrons fluem do eletrodo de X para o W: a) Que eletrodo constitui o ânodo? b) Qual a equação da reação global da pilha? c) Qual a solução tem uma concentração aumentada? 0 X d) Dê a representação estabelecida pela IUPAC? 0 W + X + W POTENCIAL DAS PILHAS POTENCIAL DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO: Eletrodo padrão é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução são igual a 1 mol/L e a temperatura é de 25°C. No caso de um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm. Por convenção, o potencial padrão de eletrodo do hidrogênio é igual a zero e o seu potencial padrão de redução é igual a zero: REAÇÃO DE ÓXIDO –REDUÇÃO ESPONTÂNEA: E0 especie que recebe elétrons – E0especie que perde elétrons > 0 REAÇÃO DE ÓXIDO –REDUÇÃO NÃO-ESPONTÂNEA: E0 ESPECIE QUE RECEBE ELÉTRONS – E0ESPECIE QUE PERDE ELÉTRONS < 0 A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidação. Sempre deve ser usada a expressão potencial de redução. A medida do potencial padrão de redução de um dado eletrodo padrão é feita medindo-se a ddp de uma pilha padrão na qual uma das semi-pilhas é um eletrodo padrão de hidrogênio e a outra é o eletrodo padrão cujo E0red se quer medir. Quanto maior for o E0red, mais fácil será a redução e mais forte será o oxidante. ∆E0 = E oxidação + E redução ou ∆E0 = Ecátodo ─ ∆E0 = E red (maior) ─ Ered E ânodo ( menor) EXEMPLO 1: Observe a tabela: E0 red Semi-reação Al + 3 e → Al Co3+ + 3 e-→ Co0 3+ - 0 -1,66v -0,28v a) Qual dele se reduz mais facilmente? b) Qual deles se oxida mais facilmente? c) Qual o melhor agente redutor? d) Qual o melhor agente oxidante? EXEMPLO 2: Um eletrodo genérico A0/A2+ apresenta E0 oxi =+ 0,20V.Qual o valor do E0 red desse eletrodo? ∆E0= E0 oxi + E0 red EXEMPLO 3: Vamos considerara uma pilha formada por eletrodos de alumínio e cobre, cujos E0 red são: E0 Al+3,Al(s) = -1,68V E0 Cu+2Cu(s) = +0,34V EXEMPLO 4: E0red Fe+3,Fe(s) = +0,77V E0red Pb+2Pb(s) = -0,13 V Ex5: Na tabela de potenciais, observamos que: Mn+2 +2 e-→ Mn0 E0 red = -1,18V Zn+2 +2 e-→ Zn0 E0 red = -0,76 Represente a reação global ,bem como a representa da pilha e o valor do seu potencial(ddp): EX.:6 Na tabela de potenciais, observamos que: Cu+2 +2 e-→ Cu0 E0 red = +0,34V Zn+2 +2 e-→ Zn0 E0 red = -0,76 Represente a reação global, bem como a representa da pilha e o valor do seu potencial: EX7.: Na pilha eletroquímica Zn 0/Zn2+//Cu2+/Cu0 , ocorre reações de óxido-redução.Nesse sistema pode-se afirmar que: a) no pólo (-) a oxidação de Cu0 a Cu+2 b) no pólo( +) a oxidação de Cu0 a Cu+2 c) no pólo( -) a oxidação de Zn0 a Zn+2 d) no pólo( +) a oxidação de Zn0 a Zn+2 EX8.: Considere as seguintes semi-reações e os seus respectivos potenciais normais de redução: Ni+2 + 2e- → Ni E = -0,25 V Au+3 + 3e- → Au E = +1,50 V O potencial da pilha formada pela junção dessas semi-reações será: a)+1,25 V b) -1,25V c)+1,75 V d) -1,75 V d) -1,75V e) +3,75 V 8.1-Dê a reação global ,bem como a representação da pilha EX9.: São dadas as seguintes semi-reações: Mg→ Mg+2 + 2e- E = +2,34 V Ni→ Ni+2 + 2e- E = -0,25 V Cu→ Cu+2 + 2e- E = -0,35V Ag→ Ag+ + eE = -0,80V Considere agora as seguintes reações I. Mg + Ni+2 →Mg+2 + Ni II. Ni + Cu+2→Ni+2 + Cu III. 2Ag+ + Mg→ Mg+2 +2 Ag IV. Ni+2 + 2Ag → Ni +2Ag+ Analise das equações I,II,III,IV nos permite concluir que: a) Somente I,II e III são espontâneas b) todas são espontâneas c) Somente I e II são espontâneas d) Somente III e IV são espontâneas e) Somente II e III são espontâneas Os testes 10-14 refere-se às seguintes semi-reações dos eletrodos: Al+3 + 3 e-↔ Al 0 Pb+2 +2 e-↔ Pb0 E0= -1,66V E0 red = -0,13V 10-Em uma pilha com eletrodos de chumbo e alumínio,pode-se prever que: a) O eletrodo de alumínio é o catodo. b)O eletrodo de chumbo é o pólo negativo. c) a massa da placa de chumbo diminuirá. d) ∆E0 vale 1,53V e) a concentração de Al+3 diminuirá 11- Em uma lista de potenciais, o melhor agente oxidante é a espécie que possui maior tendência a sofrer redução.Nas semi-reações dadas, ao melhor agente oxidante é: a) Pb+2 b) Al+3 c) Pb0 d ) Al 0 e) Pb+2 ou Al+3 12-Nessa lista, o melhor agente redutor é: a) Pb+2 b) Al+3 c) Pb0 d ) Al 0 e) Pb+2 ou Al+3 13- A reação global das semi-reações e a representação oficial: 14- Indique o ânodo e o cátodo: Os testes 15-17 refere-se às seguintes semi-reações dos eletrodos: Cu→ Cu+2 + 2e- E = -0,35V Ag→ Ag+ + eE = -0,80V 15-Em uma pilha com eletrodos de chumbo e prata,pode-se prever que: a) O eletrodo de prata é o catodo. b) ∆E0 vale 0,45V c) a massa da placa de cobre diminuirá. d) O eletrodo de cobre é o pólo negativo. e) a concentração de Ag+ diminuirá 16- Em uma lista de potenciais, o melhor agente oxidante é a espécie que possui maior tendência a sofrer redução.Nas semi-reações dadas, ao agente redutor é: a) Cu+2 b) Ag+ c) Cu0 d ) Ag 0 e)Cu+2 ou Ag+ 17-Nessa lista, o melhor agente oxidante é: a) Cu+2 b) Ag+ c) Cu0 d ) Ag 0 e)Cu+2 ou Ag+