Oxidorredução 1

Oxidorredução 1

PR OCESS OS DE OXIRREDUÇÃ O(1) PROF. FABRICIO R. SENSATO

Química das Transformações

Reações de oxirredução

Reações de oxirredução: reações nas quais ocorre uma transferência de elétrons entre reagentes

Uma substância é oxidada quando perde elétrons

Uma substância é reduzida quando ganha elétrons Uma substância é reduzida quando ganha elétrons

A substância que promove a redução é o agente redutor ou simplesmente redutor

A substância que responsável pela oxidação de outra é denominada agente oxidante ou simples men te oxi dante

Estados (números) de oxidação

O estado de oxidaçãode todos os elementos puros, emqualquer forma, é igual a zero

O estado de oxidaçãodo oxigênioé igual a -2 emtodos os seus compostos, excetonos peróxidos taiscomo H 2 O2 e Na2O

O estado de oxidaçãodo hidrogênioé igual a +1 emtodos os seus compostos, exceto quando o hidrogênio estiverligado diretamente à metais. Nestescasos, o estado de oxidaçãoé igual a -1 compostos, exceto quando o hidrogênio estiverligado diretamente à metais. Nestescasos, o estado de oxidaçãoé igual a -1

Os estados de oxidaçãopara os demaiselementos sãocalculados de tal forma que a soma algébrica dos estados de oxidaçãodos mesmossejaigual à carga da molécula ouíon

Certoselementos quasesempreapresentamo mesmoestado de oxidação: +1 para metaisalcalinos, +2 para metaisalcalinos terrosos, e -1 para halogênios, excetoquandoestãocombinados com oxigênio ou outros halogênios

Identificando umprocessode oxirredução

Cl O-

O conceitode semi-reações

Sem i-rea ção de red ução Cu

Semirreações

Semirreaçãode oxidaçãoZn(s) →Zn 2+ (aq) + 2e -

Sem irrea ção de red ução Cu

Figua (fonte): CHANG, Raymond Química geral: conceitos essenciais. 4. ed. São Paulo; McGraw-Hill, 2007, 778p

Balanceamento de reações oxirredução

→I2 + H2 O (mei o ácido)

Maissobre o balanceamento

C6 H5 CHO →C6H5 COOH (meioácido)

Balanceamentode reaçõesde oxirredução

1. Identificar as espéciesque estãosendo reduzidase oxidadas

2. Escreverseparadamente as semi-reaçõespara os processosde oxidaçãoe reduçãoos processosde oxidaçãoe redução

3. Fazero balanceamentode cargas e de matéria (“átomos”) das semi-reações

4. Combinar as semi-reaçõesbalanceadas de modo a compora reaçãode oxirreduçãoglobal

Balanceamento: soluções básicas

Cl O-

(em mei o básico)

Células galvânicas(ouvoltaicas) com eletrodos ativos

Por definição, emuma célula galvânica, o el etrod o no qual oc or re a oxidaçãoé denominado ânodoe o

O dispositivo experimental usado para produzireletricidadepor meiode umareação espontânea é denominado célula galvânicas ouvoltaicas.

Figua (fonte): CHANG, Raymond Química geral: conceitos essenciais. 4. ed. São Paulo; McGraw-Hill, 2007, 778p denominado ânodoe o el etrod o em que oc or re a reduçãoé denominado cátodo

Células galvânicascom eletrodoinerte e eletrodogasoso

Fonte (figura) MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J. Química:um curso universitário. São Paulo: Edgard Blücher, 2003. 582p

Potencial da célula

O fato de haverumfluxode correnteelétricado ânodo para o cátodo deve-se a umadiferençade potencial entre os doiseletrodos.

Experimentalmente, a diferençade potencial elétricoentre o ânodoe o cátodo pode ser medida usando-se um voltímetro e a leituraé chamada de potencial de célula. o ânodoe o cátodo pode ser medida usando-se um voltímetro e a leituraé chamada de potencial de célula.

Os termos forçaeletromotrizoufem(E) e voltagemda célula tambémsãoutilizados para designar o potencial da célula

A femde umacélula galvânicadepende das substâncias que participamdas reaçõesnacélula e de suas con cen trações

Notação

A notaçãoconvencional que é usada para representar as células galvânicasé o diagrama de célula. Para a célula de Daniel, se consideramos que as concentraçõesdos íonsZn 2+ e Cu 2+ são1M, o diagrama da célula éo diagrama da célula é

A linhavertical representa umlimite de fase O traçoduplo revela a presençade umaponte salina

O potencial da célula como umamedida da forçamotriz de umareaçãoquímica

Efeitoda oposiçãode umacélula contra umavoltagemexterna variável. (a) Quandoa voltagemexterna é menor que a da célula, os elétronsfluemno sentido horário. (b) Quandoa voltagemexterna excede a da célula, o fluxode elétronsé invertido. O potencial padrãoda célula Zn(s)|Zn 2+ (1 M)||Cu 2+ (1 M)|Cu(s)

Fonte (figura) MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J. Química:um curso universitário. São Paulo: Edgard Blücher, 2003. 582p

Potencial padrãode redução: uma escala relativa

Figua (fonte): CHANG, Raymond Química geral: conceitos essenciais. 4. ed. São Paulo; McGraw-Hill, 2007, 778p

(a) Célula constituídapor umeletrodode zincoe umeletrodode hidrogênio. (b) Célula formada por um eletrodode cobre e umeletrodode hidrogênio. Ambas as células se encontramnascondições-padrão. Note que em(a) o eletrodopadrãode hidrogênio(EPH) atuacomo cátodo, mas em(b) como ânodo.

Calculo do potentialpadrãode redução

Por convenção, a fem-padrãoda célula, Eo (célula) é dada por: Eo (célula) = Eo (cátodo) –Eo

(ânodo)

Para a célula Zn-EPH

Eo (célula) = Eo (H+

Para a célula Cu-EPH

Eo (célula) = Eo

Potenciais-padrãode reduçãoa 25 o C

Tabelade potenciais-padrãode redução: características

Os valores de Eo referem-se àsreaçõesde semicélula lidas no sentido direto(da esquerdapara a direita)

Quanto mais positivo forEo , maiora tendênciada substânciaser reduzida.

As reaçõesde semicélulasãoreversíveis. Qualquer eletrodopode funcionar como ânodoquantocomo As reaçõesde semicélulasãoreversíveis. Qualquer eletrodopode funcionar como ânodoquantocomo câtododependendodas condições.

A modificaçãodos coeficientes estequiométricosde umareação de semicélulanão afeta o potencial.

Sempreque se invertera reaçãode semicélula, E o muda de sinal, mas seuvalor é mantido.

Dependênciado potencial de eletrôdo com o pH

Fonte (tabelas) MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J. Química:um curso universitário. São Paulo: Edgard Blücher, 2003. 582p

Prevendoo resultado de reaçõesde oxirreduçãonascondições-padrão

Prevejao que acontecerá se adicionarmosbromo

) a umasoluçãocontendoNaCle NaIa 25 o C.

Admita que todas as espéciesestejamno estado padrão

Prevendoo poder oxidante relativo

Com a tabelade potencial de eletrodopadrão, or den e as seg uintes substâncias em or dem cres cen te de poder oxidante, emmeioácido: Cl2 , O3

Qualé o redutormaisfortee qualé o maisfraco dentreos seguintesmetais: Zn, Pb e Al?dentreos seguintesmetais: Zn, Pb e Al?

Cálculo da fem-padrãoda célua

Umacélula galvânicaé constituídapor umeletrodo de Mg mergulhadoemumasolução1,0 M de

Mg(N O3)2 e orumeletrodode Ag mergulhadoem umasolução1,0 M de AgNO3 . Calcule a fem- padrãoda célula.3 padrãoda célula.

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