Transferência de eletrões
Na aula laboratorial, a Inês mergulha uma lâmina de zinco numa dissolução azul de sulfato de cobre(II). Passados uns minutos, a lâmina fica coberta por um sólido avermelhado e a cor azul esbate-se. O que se passou, afinal, entre o zinco e a dissolução? A resposta está nos eletrões.
Reações em que há eletrões a mudar de dono
Até aqui, estudaste reações em que se trocam átomos ou iões (precipitação) e reações em que se trocam protões (ácido-base). Há um terceiro tipo, em que o que passa de uma espécie para outra são eletrões.
Voltemos à lâmina de zinco. O sólido avermelhado é cobre metálico, $\mathrm{Cu}$. Os iões $\mathrm{Cu^{2+}}$, responsáveis pela cor azul, transformaram-se em átomos de cobre. Ao mesmo tempo, a lâmina ficou mais fina: átomos de zinco passaram para a dissolução como iões $\mathrm{Zn^{2+}}$.
Quando se dá esta transferência, escrevemos a equação química
$$\mathrm{Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)}$$Repara que não aparecem eletrões na equação global: os que o zinco cede são exatamente os que o cobre recebe.
Numa aula laboratorial, a Inês mergulhou uma lâmina de zinco numa solução azul de sulfato de cobre(II). Decorridos cerca de 10 minutos, observou que a lâmina estava mais…
Numa aula laboratorial, a Inês mergulhou uma lâmina de zinco numa solução azul de sulfato de cobre(II). Decorridos cerca de 10 minutos, observou que a lâmina estava mais fina e coberta por um sólido avermelhado, e que a cor azul da solução tinha ficado mais esbatida, como se mostra na figura.
- a) Identifica a substância que constitui o sólido avermelhado depositado na lâmina.
- b) Sabendo que a cor azul da solução se deve aos iões $\mathrm{Cu^{2+}}$, explica por que razão essa cor esbate com o tempo.
- c) Indica qual das espécies, $\mathrm{Zn}$ ou $\mathrm{Cu^{2+}}$, cede eletrões e qual os recebe, e escreve a equação iónica que traduz a reação.
Oxidação, redução, redutor e oxidante
Dois nomes e duas definições são o essencial deste apartado.
Na reação do zinco com o cobre(II):
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o $\mathrm{Zn}$ cede 2 eletrões: oxida-se;
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o $\mathrm{Cu^{2+}}$ recebe 2 eletrões: reduz-se.
Quem faz o outro reagir tem um nome próprio. O zinco, ao ceder eletrões, provoca a redução do cobre: é o redutor. O ião $\mathrm{Cu^{2+}}$, ao receber eletrões, provoca a oxidação do zinco: é o oxidante.
| Espécie | O que acontece aos eletrões | Processo que sofre | Papel na reação |
|---|---|---|---|
| $\mathrm{Zn}$ | cede | oxidação | redutor |
| $\mathrm{Cu^{2+}}$ | recebe | redução | oxidante |
Oxidação e redução andam sempre juntas
Os eletrões não ficam «soltos» na dissolução: se uma espécie os cede, outra tem de os receber. Por isso a oxidação e a redução ocorrem sempre em simultâneo, e o número de eletrões cedidos é igual ao de eletrões recebidos. Uma reação com estas características chama-se reação de oxidação-redução (ou, abreviadamente, reação redox).
Há uma forma de acompanhar estes processos: o número de oxidação (n.o.), que estudarás com mais pormenor no apartado seguinte (Número de oxidação). Uma oxidação corresponde a um aumento do número de oxidação e uma redução a uma diminuição. Por exemplo, no zinco o n.o. passa de 0 para +2 (oxidação) e no cobre passa de +2 para 0 (redução).
Há reações redox que não envolvem iões em dissolução. Vejamos a combustão do magnésio.
Numa demonstração laboratorial, o professor queimou uma fita de magnésio: a fita ardeu com uma chama muito brilhante e obteve-se um pó branco, o óxido de magnésio. A…
Numa demonstração laboratorial, o professor queimou uma fita de magnésio: a fita ardeu com uma chama muito brilhante e obteve-se um pó branco, o óxido de magnésio. A reação traduz-se por $2\ \mathrm{Mg} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\ \mathrm{MgO}$.
- a) Sabendo que, no óxido de magnésio, o magnésio existe como ião $\mathrm{Mg^{2+}}$ e o oxigénio como ião $\mathrm{O^{2-}}$, mostra que durante a reação houve transferência de eletrões, indicando quantos eletrões cede cada átomo de magnésio.
- b) Identifica a espécie que se oxida e a que se reduz, e indica qual é o redutor e qual é o oxidante.
- c) Com base neste exemplo, define, em termos de eletrões, oxidação e redução.
De volta ao início: a cor azul da dissolução esbate-se porque o zinco, o redutor, cede eletrões aos iões $\mathrm{Cu^{2+}}$, o oxidante, que se transformam em cobre metálico.
Em resumo
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Numa reação de oxidação-redução há transferência de eletrões de uma espécie para outra.
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Oxidação é a perda de eletrões; redução é o ganho de eletrões.
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A espécie que se oxida é o redutor; a que se reduz é o oxidante.
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A oxidação e a redução ocorrem sempre em simultâneo: os eletrões cedidos são iguais aos recebidos.
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Não é preciso haver oxigénio: o que define a oxidação é a perda de eletrões.
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Na oxidação o número de oxidação aumenta; na redução diminui.