Oxirredução

Oxirredução, também chamada de reação redox, é um tipo de reação química em que o estado de oxidação dos átomos envolvidos no processo é mudado por conta da transferência de elétrons.

A oxirredução, também chamada de reação redox, abrange uma série de reações químicas importantes como a combustão, a fotossíntese, a corrosão, entre outras. Nela, ocorre a transferência de elétrons de uma espécie química para outra, ou seja, uma perde elétrons (sofre oxidação) e a outra ganha (sofre redução). A seguir, conheça mais sobre a reação e aprenda o balanceamento redox.

O que é a oxirredução

A oxirredução é uma reação cuja principal característica é a transferência de elétrons entre os átomos oxidados para os reduzidos. Um exemplo disso é visto na reação de zinco metálico com íons hidrogênio em solução aquosa:

Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

Nela, o zinco metálico perde dois elétrons, transferindo-os para o íon hidrogênio, ou seja, o zinco é oxidado a Zn2+, tem seu número de oxidação (NOX) aumentado de zero para 2+. Do mesmo modo, o H+ é reduzido a hidrogênio gasoso, então tem seu NOX diminuído de 1+ para 0.

  • Oxidação: perda de elétrons por parte de uma espécie química, como resultado, ocorre o aumento do NOX dessa espécie.
  • Redução: ganho de elétrons das espécies químicas. Nesse caso, como o elétron é uma carga negativa, ocorre a diminuição do NOX da espécie (seu valor reduz, comparado ao inicial)

As reações de oxirredução acontecem de maneira espontânea, ou seja, são termodinamicamente favoráveis. A transferência dos elétrons pode gerar energia na forma de calor, porém, em alguns casos, ocorre a produção de energia elétrica, como acontece com as pilhas.

Balanceamento por oxirredução

Uma característica interessante das reações de oxirredução é a possibilidade de fazer o balanceamento das equações químicas analisando as espécies que sofreram oxidação e redução. Para isso, um passo a passo nos ajuda a fazer o balanceamento:

  • 1º Passo: determinar o NOX de todos os átomos das espécies químicas envolvidas;
  • 2º Passo: calcular o ΔNOX = NOXmaior – NOXmenor das espécies que oxidaram e reduziram;
  • 3º Passo: atribuir o resultado do ΔNOXoxidação para o número de átomos da espécie que reduz.
  • 4º Passo: atribuir o resultado do ΔNOXredução para o número de átomos da espécie que oxidaram;
  • 5º Passo: completar com as tentativas para atingir o balanceamento de todas as espécies envolvidas.

Dessa forma o balanceamento da equação pode ser facilmente calculado. Nas etapas 3 e 4 é preciso considerar a quantidade de elétrons envolvidos conforme o índice dos elementos que oxidaram ou reduziram para determinar o coeficiente das espécies opostas.

Exemplos de oxirredução

Confira alguns exemplos para aprender na prática como é feito um balanceamento por oxirredução. Acompanhe:

Reação de permanganato de potássio com ácido clorídrico

O permanganato de potássio (KMnO4) com o HCl formam uma reação de oxirredução que dá origem a 4 produtos, como mostrado pela reação (não-balanceada):

KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

Seguindo os passos descritos anteriormente, o balanceamento fica da seguinte forma:

balanceamento por oxirredução KMnO4
Passo a passo do balanceamento por oxirredução da reação de permanganato de potássio com ácido clorídrico

Portanto a equação balanceada é:

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

Reação de produção de gás metano

Em 1856, Berthelot propôs uma reação para produção de gás metano a partir da redução de dissulfeto de carbono (CS2) com cobre metálico:

CS2 + H2S + Cu → CH4 + Cu2S

O balanceamento dessa reação fica:

Balanceamento por oxirredução CS2
Passo a passo do balanceamento por oxirredução da reação de produção do gás metano

Portanto, a reação balanceada é:

1CS2 + 2H2S + 8Cu → 1CH4 + 4Cu2S

Realizar o balanceamento dos coeficientes estequiométricos de reações redox é muito prático, além disso, é mais rápido que outros métodos como o da tentativa e erro. Seja como for, a resolução de exercícios é importante para dominar o balanceamento de oxirredução.

Vídeos sobre as reações de oxirredução

Para ampliar seus conhecimentos e compreender melhor o conteúdo estudado, veja alguns vídeos sobre o assunto. Confira:

Características das reações redox

As reações redox, como são chamadas as reações de oxirredução, são importantes em diversos processos químicos presenciados no cotidiano, desde a fotossíntese até a ferrugem que se forma em uma barra de ferro exposta ao ar livre. Saiba mais sobre esse tipo de reação e veja alguns exemplos de cálculo do NOX das espécies químicas.

Como fazer balanceamento químico por oxirredução

O balanceamento por oxirredução é uma técnica para cálculo de coeficiente estequiométrico muito prática e economiza bastante tempo, se comparada ao método da tentativa e erro. Veja alguns exercícios resolvidos de questões de vestibulares sobre esse tipo de balanceamento.

Experiência de oxirredução com violeta

Uma maneira visual de acompanhar uma reação redox é por uma experiência que consome a cor violeta de uma solução. Nela o permanganato de potássio KMnO4 reage com a água-oxigenada (H2O2) em meio ácido (por conta do vinagre). Dessa forma, ocorre a descoloração da solução, além da liberação de gás oxigênio. O manganês reduz e o oxigênio oxida. Assista ao vídeo para conferir.

Enfim, a oxirredução é uma reação química em que acontece a transferência de elétrons de uma espécie para outra, fazendo com que uma seja a espécie oxidada e outra a reduzida. Saiba mais sobre o número de oxidação, visto que é útil na hora de fazer o balanceamento redox.

Referências

Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones
Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge
Fundamentos de Química Analítica (1963) – Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler e Stanley R. Crouch
Química Analítica (1971) – Gary D. Christian

Lucas Makoto Tanaka dos Santos
Por Lucas Makoto Tanaka dos Santos

Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (UEM), mestrando em Química Analítica, com ênfase em desenvolvimento de métodos analíticos, metabolômica e espectrometria de massas no Laboratório de Biomoléculas e Espectrometria de Massas (LaBioMass), na mesma universidade.

Como referenciar este conteúdo

Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Oxirredução. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/oxirreducao. Acesso em: 19 de June de 2021.

Exercícios resolvidos

1. [CESGRANRIO-RS]

Observe a reação:

SnCl2 + 2 HCl + H2O2 → SnCl4 + 2 H2O.

A partir dela, podemos afirmar corretamente que:

a) o Sn e o Cl sofrem oxidação.
b) o Sn sofre oxidação, e o O, redução.
c) o Sn sofre oxidação, e HCl, redução.
d) a H2O2 sofre redução, e o Cl, oxidação.
e) a H2O2 sofre oxidação, e o Sn, redução.

Analisando a reação e atribuindo os valores de NOX para cada elemento da reação:

O estanho (Sn) sofreu um processo de oxidação, uma vez que seu NOX passou de +2 para +4. Já o oxigênio (O) teve seu NOX diminuído de -1 para -2, ou seja, sofreu uma redução. Portanto a alternativa correta é a letra B.

2. [Ufjf - 2018]

O vanádio, não combinado com outros elementos, não á encontrado naturalmente, porém está presente em diferentes minerais e é um elemento essencial em alguns organismos. Para a obtenção do vanádio, pode-se utilizar a aluminotermia que consiste em aquecer o óxido de vanádio misturado com alumínio em pó, de acordo com a equação da reação a seguir:

xV2O5(s) + yAl(s)zV(s) + wAl2O

Onde x, y, z, e w são os coeficientes estequiométricos.

Sobre essa reação assinale a alternativa CORRETA:

a) O pentóxido de vanádio sofreu oxidação.
b) x e y são iguais.
c) O agente redutor é o óxido de alumínio.
d) z + 4 = y
e) x + z = w

Realizando os primeiros passos do balanceamento (determinar o NOX dos elementos e calcular os ΔNOX das reações de oxidação e redução:

Em seguida, sabemos que:

Dessa forma a alternativa correta é a letra d, pois, explicando todas:

a. Pela reação percebemos que o pentóxido de vanádio reduziu.
b. X = 3 e y = 10
c. O agente redutor (quem sofre oxidação) é, na verdade, o alumínio (Al(s))
d. Z = 6; y = 10. Z + 4 = y → 6 + 4 = 10
e. X = 3; z = 6; w = 5. → 3 + 6 ≠ 5

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