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Resumos/Física e Química A/Reações de oxidação-redução
PT · Secundário

Reações de oxidação-redução

Estudam-se as reações de oxidação-redução como transferências de eletrões, a determinação de números de oxidação, o acerto de equações redox pelo método das semirreações e o poder redutor e oxidante das espécies (série eletroquímica). Matéria do 11.º ano (Química), avaliada no Exame Nacional (prova 715).

4 secções·~8 min de leitura·3 competências

T·121212 / 17
Perfil de exame
Interpretar reações de oxidação-redução como transferências de eletrõesDeterminar números de oxidação e acertar equações redoxComparar poder redutor e oxidante e prever reações espontâneas
Operadores:identificadeterminaacertacomparajustificaprevê

nível básico

Reconhecer oxidação e redução e determinar números de oxidação.

nível avançado

Acertar equações redox pelas semirreações e prever reações espontâneas com a série eletroquímica.

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Conteúdo · 4 secções▾
  1. Reações de oxidação-redução
    • 01Oxidação, redução e transferência de eletrões◐
    • 02Número de oxidação◐
    • 03Acerto de equações de oxidação-redução●
    • 04Poder redutor e oxidante; série eletroquímica●

4 secções · 8 pontos-chave · 0 fórmulas · 8 erros típicos

§ 01
§ 01

Oxidação, redução e transferência de eletrões#

~2 min de leitura●●○PadrãoAEAE-fisica-e-quimica-a-11-oxidacao-reducao

Pontos-chave

Uma reação de oxidação-redução (redox) envolve transferência de eletrões entre espécies. A oxidação é a perda de eletrões e a redução é o ganho de eletrões. As duas ocorrem sempre em simultâneo: os eletrões que uma espécie perde são exatamente os que a outra ganha (ver Fig. 1).

Transferência de eletrões numa reação redox

Transferência de eletrõesGrafo, redutor (oxida-se) → oxidante (reduz-se)redutor (oxida-se)oxidante (reduz-se)transferênciade eletrões (…
Fig. 1Fig. 1 — O redutor cede eletrões (oxida-se) ao oxidante (que se reduz).
Fig. 1 ↓
A espécie que se oxida (perde eletrões) é o agente redutor — provoca a redução da outra; a espécie que se reduz (ganha eletrões) é o agente oxidante — provoca a oxidação da outra. Assim, o redutor oxida-se e o oxidante reduz-se: uma troca de papéis que convém ter clara para não confundir.
Uma forma de recordar: na oxidação há perda de eletrões (a carga aumenta, torna-se mais positiva); na redução há ganho de eletrões (a carga diminui, «reduz-se»). Muitas reações do dia a dia são redox: a corrosão dos metais, as combustões, a respiração celular e o funcionamento das pilhas.
A Fig. 1 representa a transferência de eletrões do redutor para o oxidante. Identificar quem se oxida e quem se reduz é o ponto de partida para analisar qualquer reação redox, incluindo o seu acerto e a previsão da sua espontaneidade.
Exemplo resolvido

Identificar oxidação e redução

Na reação Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, identifica a oxidação, a redução e os agentes oxidante e redutor.

  1. 01Zinco

    Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻: perde eletrões ⇒ oxida-se; é o agente redutor.

  2. 02Cobre

    Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu: ganha eletrões ⇒ reduz-se; é o agente oxidante.

  3. 03Balanço

    Os 2 eletrões perdidos pelo Zn são ganhos pelo Cu²⁺.

Resultado: O Zn oxida-se (redutor) e o Cu²⁺ reduz-se (oxidante).

Foco no Exame Nacional

  • Identificar as espécies que se oxidam e que se reduzem e os agentes oxidante e redutor.
  • Reconhecer a transferência de eletrões como o essencial de uma reação redox.

Erros frequentes

  • Trocar oxidação (perda de eletrões) com redução (ganho de eletrões).
  • Confundir o agente redutor (que se oxida) com a espécie que se reduz.

§ 01

Revisão ativa

Na reação Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, indica que espécie se oxida, qual se reduz e quais são o agente oxidante e o agente redutor.

Praticar com exercícios relacionados8 perguntas sobre este tema→

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Física e Química A — 11.º ano (DGE) (Direção-Geral da Educação (DGE))

§ 02
§ 02

Número de oxidação#

~2 min de leitura●●○PadrãoAEAE-fisica-e-quimica-a-11-oxidacao-reducao

Pontos-chave

O número de oxidação é a carga que um átomo teria se todos os eletrões das suas ligações fossem atribuídos ao átomo mais eletronegativo. É uma ferramenta contabilística que permite identificar oxidações e reduções: se o número de oxidação de um elemento aumenta, ele oxidou-se; se diminui, reduziu-se (ver Fig. 2).

Números de oxidação do azoto

Números de oxidação do azotoReta numérica, NH₃, N₂, NO, NO₂, HNO₃−3−2−1012345NH₃N₂NONO₂HNO₃
Fig. 2Fig. 2 — O azoto apresenta números de oxidação de −3 (NH₃) a +5 (HNO₃).
Fig. 2 ↓
Determina-se por regras simples: um elemento no estado livre tem número de oxidação 0 (como «Zn», «O₂»); o hidrogénio é geralmente «+1» e o oxigénio «−2»; num ião monoatómico, o número de oxidação é igual à carga; a soma dos números de oxidação numa molécula neutra é 0 e, num ião, é igual à carga do ião.
Estas regras permitem calcular o número de oxidação de um elemento «desconhecido» numa espécie. Por exemplo, no ião nitrato «NO₃⁻»: cada O é «−2» (total «−6»), a carga do ião é «−1», logo o azoto tem número de oxidação «+5». A Fig. 2 mostra os vários números de oxidação do azoto em diferentes espécies.
O mesmo elemento pode apresentar diferentes números de oxidação consoante a espécie em que se encontra — o azoto varia de «−3» (em «NH₃») a «+5» (em «HNO₃»). Comparar os números de oxidação de um elemento antes e depois da reação diz imediatamente se houve oxidação ou redução.
Exemplo resolvido

Calcular números de oxidação

Determina o número de oxidação do azoto no ião nitrato, NO₃⁻.

  1. 01Oxigénios

    Cada O tem número de oxidação −2; 3 × (−2) = −6.

  2. 02Equação da soma

    A soma dos números de oxidação é igual à carga do ião: n.o.(N) + (−6) = −1.

  3. 03Resolver

    n.o.(N) = −1 + 6 = +5.

Resultado: O azoto tem número de oxidação +5 no ião nitrato.

Foco no Exame Nacional

  • Determinar o número de oxidação de um elemento numa espécie aplicando as regras.
  • Identificar oxidação/redução pela variação do número de oxidação.

Erros frequentes

  • Atribuir a O ou a H valores errados (O é −2 e H é +1, salvo exceções como peróxidos e hidretos).
  • Confundir número de oxidação com carga real ou com a carga formal.

§ 02

Revisão ativa

Determina o número de oxidação do enxofre no ácido sulfúrico, H₂SO₄, e do carbono no dióxido de carbono, CO₂.

Praticar com exercícios relacionados8 perguntas sobre este tema→

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Física e Química A — 11.º ano (DGE) (Direção-Geral da Educação (DGE))

§ 03
§ 03

Acerto de equações de oxidação-redução#

~2 min de leitura●●●AprofundamentoAEAE-fisica-e-quimica-a-11-oxidacao-reducao

Pontos-chave

Uma reação redox pode decompor-se em duas semirreações: a de oxidação (com os eletrões cedidos do lado dos produtos) e a de redução (com os eletrões captados do lado dos reagentes). Escrevê-las separadamente organiza o acerto e evidencia a transferência de eletrões (ver Fig. 3).

Semirreações de oxidação e redução

SemirreaçõesTabela com 2 colunas e 3 linhas, Dados: Semirreação · Tipo; Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ · oxidação; Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu · redução; Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu · equação globalSemirreaçãoTipoZn → Zn²⁺ + 2 e⁻oxidaçãoCu²⁺ + 2 e⁻ → CureduçãoZn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cuequação global
Fig. 3Fig. 3 — Método das semirreações: igualar os eletrões cedidos e captados.
Fig. 3 ↓
Para acertar, iguala-se o número de eletrões cedidos na oxidação ao número de eletrões captados na redução — multiplicando cada semirreação pelo fator adequado — e depois somam-se as duas. Os eletrões cancelam-se, obtendo-se a equação global acertada em massa e em carga.
A equação final deve respeitar duas conservações: a de massa (igual número de átomos de cada elemento nos dois membros) e a de carga (igual carga total nos dois membros). Verificar ambas é a garantia de que o acerto está correto.
A Fig. 3 mostra as duas semirreações de um exemplo típico. Este método das semirreações é sistemático e fiável, sendo o recomendado para acertar equações redox nos itens de construção do Exame.
Exemplo resolvido

Acertar uma equação redox

Acerta a reação Zn + Ag⁺ → Zn²⁺ + Ag pelo método das semirreações.

  1. 01Semirreações

    Oxidação: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻. Redução: Ag⁺ + 1 e⁻ → Ag.

  2. 02Igualar eletrões

    Multiplicar a redução por 2: 2 Ag⁺ + 2 e⁻ → 2 Ag.

  3. 03Somar

    Zn + 2 Ag⁺ → Zn²⁺ + 2 Ag (2 eletrões cancelam-se; carga: +2 em ambos os membros).

Resultado: Zn + 2 Ag⁺ → Zn²⁺ + 2 Ag (acertada em massa e em carga).

Foco no Exame Nacional

  • Escrever as semirreações de oxidação e de redução de uma reação redox.
  • Acertar a equação global igualando os eletrões e conservando massa e carga.

Erros frequentes

  • Não igualar o número de eletrões das duas semirreações antes de as somar.
  • Acertar a massa mas esquecer a conservação da carga (ou vice-versa).

§ 03

Revisão ativa

Acerta a equação da reação entre o zinco e o ião prata: Zn + Ag⁺ → Zn²⁺ + Ag, usando as semirreações.

Praticar com exercícios relacionados8 perguntas sobre este tema→

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Física e Química A — 11.º ano (DGE) (Direção-Geral da Educação (DGE))

§ 04
§ 04

Poder redutor e oxidante; série eletroquímica#

~2 min de leitura●●●AprofundamentoAEAE-fisica-e-quimica-a-11-oxidacao-reducao

Pontos-chave

As espécies diferem na sua tendência para ceder ou captar eletrões. O poder redutor mede a tendência para ceder eletrões (oxidar-se); o poder oxidante, a tendência para os captar (reduzir-se). Ordenar as espécies por esta tendência produz a série eletroquímica (ver Fig. 4).

Poder redutor de alguns metais

Série eletroquímicaTabela com 2 colunas e 5 linhas, Dados: Metal · Poder redutor relativo; K, Na · muito forte; Mg, Al, Zn · forte; Fe, Pb · médio; Cu · fraco; Ag, Au · muito fracoMetalPoder redutor relativoK, Namuito forteMg, Al, ZnforteFe, PbmédioCufracoAg, Aumuito fraco
Fig. 4Fig. 4 — Metais ordenados por poder redutor: os do topo reduzem os iões dos de baixo.
Fig. 4 ↓
Numa série de metais ordenados por poder redutor decrescente, um metal mais redutor consegue reduzir (deslocar) os iões de um metal menos redutor. Por exemplo, o zinco (mais redutor) reduz o «Cu²⁺» a cobre; já o cobre não reduz o «Zn²⁺». É este critério que prevê a espontaneidade das reações redox.
Assim, uma reação redox é espontânea quando o redutor é mais forte (mais redutor) do que o produto de redução do oxidante. Colocar uma lâmina de zinco numa solução de sulfato de cobre origina reação (o zinco dissolve-se e deposita-se cobre); o inverso não acontece.
A Fig. 4 apresenta metais ordenados por poder redutor. Esta ordenação explica fenómenos como a corrosão, a proteção catódica (usar um metal mais redutor para «sacrificar») e o funcionamento das pilhas, em que a reação redox espontânea produz corrente elétrica.
Exemplo resolvido

Prever uma reação de deslocamento

O poder redutor decresce na ordem Zn > Fe > Cu. Ocorre reação ao mergulhar uma lâmina de ferro numa solução de sulfato de cobre (Cu²⁺)?

  1. 01Comparar

    O ferro é mais redutor do que o cobre (Fe > Cu na ordem dada).

  2. 02Critério

    Um metal mais redutor reduz (desloca) os iões do menos redutor: o Fe reduz o Cu²⁺.

  3. 03Reação

    Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu: o ferro dissolve-se e deposita-se cobre.

Resultado: Ocorre reação: o ferro (mais redutor) reduz o Cu²⁺ a cobre metálico.

Foco no Exame Nacional

  • Comparar poder redutor/oxidante de espécies com base na série eletroquímica.
  • Prever se uma reação redox (por exemplo, uma reação de deslocamento) é espontânea.

Erros frequentes

  • Inverter o critério: um metal mais redutor desloca o menos redutor, não o contrário.
  • Confundir poder redutor (ceder eletrões) com poder oxidante (captar eletrões).

§ 04

Revisão ativa

Sabendo que o poder redutor decresce na ordem Zn > Fe > Cu, prevê, justificando, se ocorre reação ao mergulhar uma lâmina de ferro numa solução de sulfato de cobre (Cu²⁺).

Praticar com exercícios relacionados8 perguntas sobre este tema→

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Física e Química A — 11.º ano (DGE) (Direção-Geral da Educação (DGE))

Versão completa através do nível de profundidade — mesmo lugar, mesmas âncoras

Conteúdo

Secção -- / 04

    • 01Oxidação, redução e transferência de eletrões◐
    • 02Número de oxidação◐
    • 03Acerto de equações de oxidação-redução●
    • 04Poder redutor e oxidante; série eletroquímica●

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Dos resumos à prática

Reações de oxidação-redução

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Referências e fontes

Fontes

Direção-Geral da Educação (DGE)

  • Aprendizagens Essenciais de Física e Química A — 11.º ano (DGE)

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