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Reações de oxidação-redução · Oxidação e redução

Número de oxidação

A lixívia que a Maria usa para desinfetar a casa de banho contém o ião hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$. Como é que se sabe que o cloro, aqui, está num estado «diferente» do que tem no cloreto de sódio? Para comparar o estado dos átomos em espécies tão diferentes, os químicos usam um número: o número de oxidação. No fim da página voltas a esta pergunta.

O que é o número de oxidação

Nas reações de oxidação-redução há eletrões que passam de uma espécie para outra. Em muitas espécies, porém, os eletrões são partilhados entre átomos, e não é fácil dizer «quantos eletrões tem cada átomo».

Para contornar o problema, faz-se uma convenção: imagina-se que, em cada ligação, os eletrões ficam todos com o átomo mais eletronegativo. A carga que cada átomo teria nessa situação é o seu número de oxidação.

O n.o. escreve-se com sinal e algarismo árabe: $+2$, $-1$, $0$. Não é sempre a carga real do átomo. É uma ferramenta de contabilidade, que permite seguir os eletrões numa reação.

Na molécula de água, os eletrões das ligações ficam atribuídos ao oxigénio: n.o. do oxigénio −2 e de cada hidrogénio +1. O H H n.o. = −2 n.o. = +1 n.o. = +1

Regras para atribuir o n.o.

Para determinar o n.o. usam-se regras, aplicadas por esta ordem de prioridade.

Porquê estas regras? A regra 4 traduz a conservação da carga: se contas a carga «atribuída» a todos os átomos, tens de recuperar a carga total da espécie.

Pratica★☆☆Por começar
O número de oxidação (n.o.) indica a carga aparente de um átomo numa espécie química. Para o determinar, usam-se algumas regras: o n.o. de um elemento no estado livre é…

O número de oxidação (n.o.) indica a carga aparente de um átomo numa espécie química. Para o determinar, usam-se algumas regras: o n.o. de um elemento no estado livre é $0$; o n.o. de um ião monoatómico é igual à sua carga; na maioria dos compostos, o oxigénio tem n.o. $-2$ e o hidrogénio tem n.o. $+1$; a soma dos n.o. de todos os átomos é $0$ num composto neutro e igual à carga do ião num ião poliatómico.

  1. a) Determina o número de oxidação do enxofre em cada uma das espécies seguintes e completa a tabela.
Espécie $\mathrm{S_8}$ $\mathrm{H_2S}$ $\mathrm{SO_2}$ $\mathrm{SO_3}$ $\mathrm{H_2SO_4}$
n.o. do enxofre
  1. b) Indica em qual ou quais das espécies o enxofre apresenta o número de oxidação mais elevado.
  2. c) Na atmosfera, o $\mathrm{SO_2}$ libertado pelos escapes e pelas indústrias pode transformar-se em $\mathrm{SO_3}$. Indica, justificando com os números de oxidação, se nessa transformação o enxofre é oxidado ou reduzido.
Resolver

Calcular o n.o. de um elemento

Quando o elemento procurado está num composto ou num ião poliatómico, usa-se a regra 4: escreve-se uma equação em que a soma dos n.o. é igual à carga da espécie.

Pratica★★☆Por começar
Muitas espécies químicas do dia a dia contêm iões poliatómicos: o ião hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$, é responsável pela ação desinfetante da lixívia; os iões nitrato,…

Muitas espécies químicas do dia a dia contêm iões poliatómicos: o ião hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$, é responsável pela ação desinfetante da lixívia; os iões nitrato, $\mathrm{NO_3^-}$, e sulfato, $\mathrm{SO_4^{2-}}$, são comuns nos fertilizantes agrícolas; e o ião permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, usa-se no laboratório como oxidante forte.

  1. a) Determina o número de oxidação do cloro no ião hipoclorito.
  2. b) Determina o número de oxidação do azoto no ião nitrato e o do enxofre no ião sulfato.
  3. c) Determina o número de oxidação do manganês no ião permanganato.
  4. d) Quando a lixívia desinfeta, o ião $\mathrm{ClO^-}$ transforma-se em ião cloreto, $\mathrm{Cl^-}$. Indica, justificando com os números de oxidação, se essa transformação é uma oxidação ou uma redução.
Resolver

Variação do n.o., oxidante e redutor

O que importa numa reação é como o n.o. muda. Ao perder eletrões, um átomo fica «mais positivo»: o seu n.o. aumenta. Ao ganhar eletrões, fica «mais negativo»: o n.o. diminui.

Voltemos ao início. No ião hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$, o oxigénio tem $-2$ e o ião tem carga $-1$, logo $x - 2 = -1$ e o cloro tem n.o. $+1$. No cloreto de sódio o cloro é $\mathrm{Cl^-}$, com n.o. $-1$. O cloro da lixívia está num estado muito mais «oxidado», e é isso que lhe dá poder desinfetante: ao reduzir-se, o ião hipoclorito retira eletrões às espécies que quer eliminar.

Em resumo

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