Oxidação e Redução
Na química, oxidação e redução são dois conceitos importantes que ocorrem durante reações químicas. Esses conceitos podem parecer um pouco complicados a princípio, mas quando os dividimos em termos mais simples, eles se tornam muito mais fáceis de entender. Esta lição irá ajudá-lo a entender esses conceitos e sua relação com a química.
O que é uma reação química?
Antes de mergulhar em oxidação e redução, é importante entender o que é uma reação química. Uma reação química é um processo no qual substâncias, conhecidas como reagentes, sofrem alterações para formar novas substâncias, conhecidas como produtos. Durante esse processo, os átomos são rearranjados e as ligações antigas são quebradas para formar novas ligações.
Conceitos básicos de oxidação e redução
Oxidação e redução envolvem a transferência de elétrons entre átomos ou moléculas. Vamos defini-los:
Oxidação é o processo de perder elétrons. Quando uma substância perde elétrons, ela se oxida.
Redução é o processo de ganhar elétrons. Quando uma substância ganha elétrons, ela se reduz.
Para se lembrar desses conceitos, você pode usar o mnemônico "PER-GER": perda de elétrons é oxidação, e ganho de elétrons é redução.
Oxidação e redução com exemplos
Exemplo 1: Enferrujamento do ferro
Se você deixar um prego de ferro do lado de fora, ele pode eventualmente enferrujar. O enferrujamento é um tipo de reação de oxidação. Vamos dar uma olhada no processo:
4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3
Nessa reação, o ferro (Fe) combina-se com o oxigênio (O 2) para formar óxido de ferro (Fe 2 O 3). O ferro é oxidado, o que significa que ele perde elétrons, formando íons Fe 2+, e o oxigênio é reduzido, o que significa que ele ganha esses elétrons.
Exemplo 2: Combustão de hidrogênio
Outro exemplo comum de oxidação e redução é a combustão do gás hidrogênio.
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Nessa reação, o hidrogênio (H 2) reage com o oxigênio (O 2) para formar água (H 2 O). Aqui, o hidrogênio é oxidado porque perde elétrons, e o oxigênio é reduzido porque ganha elétrons para formar água.
Entendendo números de oxidação
Em reações químicas, entender os números de oxidação pode ajudar a identificar quais átomos foram oxidados e quais foram reduzidos. Os números de oxidação são uma maneira de acompanhar os elétrons em átomos e moléculas.
- Cada átomo em uma molécula tem um número de oxidação.
- Em íons simples, é igual à carga do íon. Por exemplo, o número de oxidação de Na+ é +1.
- Para moléculas, o número de oxidação deve ser igual à carga total da molécula.
Exemplo: Número de oxidação na água
O número de oxidação na água (H2O) pode ser determinado da seguinte forma:
- O número de oxidação do hidrogênio é +1.
- O número de oxidação do oxigênio é -2.
- A soma dos números de oxidação (2(+1) + (-2) = 0).
Usando números de oxidação, podemos determinar qual elemento é oxidado e qual é reduzido em uma reação. Por exemplo, na combustão do hidrogênio, o número de oxidação do hidrogênio muda de 0 para +1, e o número de oxidação do oxigênio muda de 0 para -2.
Reações redox
Oxidação e redução sempre acontecem juntas, o que chamamos de reação redox. Em toda reação redox, há duas partes principais:
- A parte da oxidação, onde uma espécie química perde elétrons.
- A parte da redução, onde a outra espécie ganha esses elétrons.
Considere uma reação simples entre metal zinco e íons cobre:
Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
Nesta reação:
- O zinco (Zn) perde elétrons e é oxidado a Zn2+.
- Íons de cobre (Cu2+) são reduzidos a metal de cobre (Cu) e ganham elétrons.
Visualização de uma reação redox simples
Visualizar o movimento dos elétrons em uma reação redox pode melhorar a compreensão. Considere a reação entre zinco e cobre como mostrado abaixo:
Aqui o fluxo de elétrons é claro de zinco para cobre, no qual o zinco é oxidado e o cobre é reduzido.
Aplicações das reações redox
As reações redox estão ao nosso redor e têm muitas aplicações, incluindo:
Baterias
As baterias funcionam com base no princípio das reações redox. Por exemplo, em uma típica bateria alcalina, zinco e dióxido de manganês passam por uma reação redox para produzir eletricidade.
Metabolismo
Nosso corpo usa reações redox no metabolismo para liberar energia dos alimentos que comemos. Nesse processo, a glicose é oxidada e o oxigênio é reduzido, produzindo energia para nossas células.
Fotossíntese
As plantas realizam a fotossíntese usando reações redox. Durante a fotossíntese, o dióxido de carbono é reduzido para formar glicose, e a água é oxidada para liberar oxigênio.
Conclusão
Oxidação e redução são conceitos fundamentais na química que explicam muitos fenômenos ao nosso redor. Entender esses conceitos nos ajuda a entender como diferentes reações químicas ocorrem e sua importância no mundo natural e na tecnologia. Lembre-se, a oxidação envolve a perda de elétrons, e a redução envolve o ganho de elétrons, que sempre ocorrem juntos em reações redox. Desde pregos enferrujados até baterias em funcionamento, essas reações são vitais para a vida e a tecnologia como a conhecemos.