4.10: Reações de Oxidação-Redução

Reações de Oxidação–Redução

A atmosfera terrestre contém cerca de 20% de oxigénio molecular, O₂, um gás quimicamente reativo que desempenha um papel essencial no metabolismo dos organismos aeróbios e em muitos processos ambientais que moldam o mundo. O termo oxidação foi originalmente usado para descrever reações químicas envolvendo O₂, mas o seu significado evoluiu para se referir a uma classe de reação ampla e importante conhecida como reações de oxidação–redução (redox). 

Algumas reações redox envolvem a transferência de eletrões entre espécies de reagentes para produzir produtos iónicos, como a reação entre sódio e cloro para produzir cloreto de sódio:

É útil ver o processo em relação a cada reagente individual, ou seja, representar o destino de cada reagente na forma de uma equação chamada semi-reação:

Estas equações mostram que os átomos de Na perdem eletrões enquanto que os átomos de Cl (na molécula Cl₂) ganham eletrões, sendo que os subscritos “s” para os iões resultantes significam que estão presentes na forma de um composto iónico sólido. Para reações redox desse tipo, a perda e o ganho de eletrões definem os processos complementares que ocorrem:

oxidação = perda de eletrões

redução = ganho de eletrões

Nesta reação, o sódio é oxidado e o cloro sofre uma redução. Visto de uma perspectiva mais ativa, o sódio funciona como um agente redutor (redutor), uma vez que fornece eletrões ao cloro (ou reduz). Da mesma forma, o cloro funciona como um agente oxidante (oxidante), pois remove eficazmente os eletrões do sódio (oxida).

agente redutor = espécie que é oxidada

agente oxidante = espécie que é reduzida

No geral, um agente oxidante ganha um eletrão do agente redutor, e ele próprio é reduzido. A carga de um agente oxidante torna-se mais negativa. Da mesma forma, um agente redutor perde um eletrão para o agente oxidante, e ele próprio fica oxidado. A carga de um agente redutor torna-se mais positiva.

Alguns processos redox, no entanto, não envolvem a transferência de eletrões. Considere, por exemplo, uma reação semelhante à que produz NaCl:

O produto desta reação é um composto covalente, portanto a transferência de eletrões no sentido explícito não está envolvida. Para clarificar a semelhança desta reação com a anterior e permitir uma definição inequívoca de reações redox, foi definida uma propriedade chamada número de oxidação. 

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 4.2: Classifying Chemical Reactions.

Certos processos que são vitais para a vida, incluindo a fotossíntese, a combustão e a corrosão, enquadram-se na classe de reações denominadas de oxidação-redução, ou redox, reações. As reações redox consistem em dois processos simultâneos:oxidação e redução. O termo oxidação significa um aumento do número de oxidação, que corresponde à perda de elétrons, enquanto a redução significa uma diminuição do número de oxidação, que corresponde ao ganho de elétrons.

Para lembrar o papel dos elétrons, utilizamos o acrônimo OIL RIG, que significa:oxidation is losing a oxidação está a perder, a redução está a ganhar"A oxidação e a redução são processos complementares. Numa reação redox entre dois reagentes, um reagente perde elétrons e é oxidado, enquanto o outro reagente ganha elétrons e é reduzido. Consideremos a reação de oxidação-redução entre o potássio um metal alcalino e o cloro, um não-metal.

O átomo neutro de potássio perde um elétron para se tornar um íon de potássio. O potássio é oxidado, e a sua carga aumenta de zero no átomo neutro para mais de um no cátion. O átomo de cloro neutro ganha um elétron e torna-se um íon de cloreto.

O cloro é reduzido, e a sua carga diminui de zero no átomo neutro para menos um no ânion. Uma vez que o potássio doa um elétron, é o agente redutor, ou redutor. O cloro aceita o elétron, por isso é o agente oxidante, ou um oxidante.

O processo redox leva à formação de cloreto de potássio. Em geral, nas reações redox entre álcalis ou metais de terra alcalinos e não metálicos, o metal é oxidado e o não-metal é reduzido para formar um composto iônico através de uma transferência completa de elétrons. Isto é frequentemente verdade para reações entre outros metais ou metaloides e não-metálicos também, mas nem sempre.

Outro exemplo de um processo redox é a formação de cloreto de hidrogênio gasoso. Aqui, ambos os reagentes hidrogênio e cloro são não metálicos, para que não haja transferência completa de elétrons. Em vez disso, o hidrogênio partilha um elétron com o cloro numa transferência parcial, ou formal, de elétrons.

Assim, na formação de cloreto de hidrogênio, o hidrogênio é oxidado e adquire uma carga parcialmente positiva, enquanto o cloro é reduzido e adquire uma carga parcialmente negativa. Uma vez que tanto os processos de oxidação como os de redução ocorrem, esta é uma reação redox. Em geral, as reações redox entre não-metálicos envolvem transferência parcial de elétrons entre os elementos para formar um composto covalente.