Redução (química): o que é e exemplos

A redução é toda a reação química em que os átomos de um dos reagentes acabam ganhando elétrons; o que também pode ser visto dessa maneira: sua vaga ou “desconforto” eletrônico é reduzido. Um átomo ganha elétrons quando uma espécie os doa; isto é, oxida-se.

Esse tipo de reação não pode ocorrer por si só: se uma espécie aceita elétrons, outra deve necessariamente produzi-los. Caso contrário, a matéria do nada seria criada, reduzindo átomos depois de obter elétrons do vazio. Portanto, é uma semirreação redox (redução / oxidação).

Redução (química): o que é e exemplos 1

Redução de árvore de prata. Fonte: Gabriel Bolívar

Um exemplo ilustrativo da redução que pode ser mostrada nas salas de aula é a reação entre uma superfície de metal de cobre e uma solução aquosa de nitrato de prata, AgNO 3 .

Na solução, a prata é encontrada como cátions Ag + , carregados positivamente. Quando interagem com a superfície do cobre, em forma de árvore de Natal, os elétrons são extraídos dos átomos de cobre. Quando isso ocorre, o cobre substitui a prata no sal nitrato; e como resultado, é formado nitrato de cobre, Cu (NO 3 ) 2 .

Cátions Cu 2+ próximos ao NO 3 tornam a solução azulada; e a prata amolece a árvore de Natal como se estivesse coberta de neve.

Qual é a redução?

Na redução, já foi dito que uma espécie ganha elétrons. Como isso pode ser verificado em uma equação química? Por exemplo, na equação da reação entre Cu e AgNO 3 , como você sabe quando a redução ocorre? Para verificar isso, é necessário determinar o número ou estado de oxidação.

Os elementos em seus estados naturais têm, por definição, um estado de oxidação igual a zero, uma vez que se assume que eles não perderam ou ganharam elétrons. Assim, os metais sólidos têm um estado de zero oxidação. Assim, a prata passa de +1 (Ag + ) a 0 (Ag). A carga de um íon metálico é igual ao seu estado de oxidação.

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Por outro lado, os elétrons vieram do cobre: ​​de 0 (Cu) a +2 (Cu 2+ ). O ânion nitrato, NO 3 permanece inalterado enquanto os dois metais trocam elétrons; portanto, a equação pode ser escrita como:

2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+

Observe que cargas e átomos são equilibrados.

Esta é a redução química: no ganho de elétrons que tornam os estados de oxidação dos átomos que ganham menos elétrons.

Número de oxigênio

Os oxigênio são átomos muito eletronegativos e oxidantes; portanto, quando um átomo forma compostos com eles (como óxidos), eles têm estados de oxidação positivos. Quanto maior o número de oxigênio interagindo com o átomo, mais positivo é o seu estado de oxidação; ou o que é o mesmo, é mais enferrujado.

Portanto, quando um composto tem menos átomos de oxigênio, diz-se que ele é menos oxidado; isto é, o átomo perde menos elétrons.

Um exemplo clássico pode ser visto em monóxido e dióxido de carbono. Para o CO, o carbono tem um estado de oxidação de +2; enquanto para o CO 2 , seu estado de oxidação é +4.

Então, se em uma reação o CO 2 é transformado em CO, diz-se que está ocorrendo uma redução; desde então, o carbono agora interage com um oxigênio e não com dois. Para a reação oposta, o CO se transformando em CO 2 , fala-se de uma oxidação do carbono.

Isso se aplica a todos os átomos, especialmente os metais em seus óxidos metálicos; por exemplo, CrO 2 (Cr 4+ ) e CrO 3 (Cr 6+ ).

Nas equações químicas em que uma espécie perde oxigênio, enquanto a outra espécie o ganha, é dito que ocorre uma transferência de oxigênio.

Átomo eletronegativo

Você sempre pode determinar se houve uma redução alterando o estado de oxidação para um valor menos positivo. Como acabamos de explicar, uma maneira rápida de notá-lo sem sequer fazer os cálculos é verificar se há uma diminuição nos átomos de oxigênio em um composto.

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O mesmo pode acontecer com qualquer outro átomo que seja mais eletronegativo do que o átomo que ganha ou perde elétrons.

Por exemplo, se as CF 4 reage de modo que torna-se CH 4 , é então disse para ter ocorrido uma redução; já que o flúor é muito mais eletronegativo que o átomo de hidrogênio. Como um resultado, o carbono é menos oxidado em CH 4 no CF 4 , que é igual a dizer que foi reduzido.

Exemplos

Redução na química orgânica

O exemplo de CF 4 e CH 4 reflete o que acontece em reações orgânicas, onde a redução da carga parcial de um átomo é considerada um ganho eletrônico. Isso se aplica muito ao considerar a redução de grupos funcionais oxigenados.

Por exemplo, considere os grupos ROH, RCHO e COOH. O primeiro corresponde aos álcoois, onde o carbono se liga ao oxigênio (C-OH); o segundo é o grupo aldeído, onde o carbono forma uma ligação dupla com o oxigênio e também está ligado ao hidrogênio (C = OH); e o terceiro é o grupo carboxila.

No grupo carboxila, o carbono forma uma ligação dupla com um O e uma ligação simples com outro O (HO-C = O).

Portanto, ocorre uma redução se um ácido carboxílico for transformado em álcool:

RCOOH => ROH

Extração de metal

A redução química é extremamente importante nos processos de extração de metais de seus minerais. Algumas das reações são:

HgS + O 2 => Hg + SO 2

O sulfeto de mercúrio é reduzido a mercúrio metálico.

Cu 2 S + O 2 => 2Cu + SO 2

O sulfeto de cobre é reduzido ao cobre metálico.

2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C => Zn + CO (observe a transferência de O)

O sulfeto de zinco é reduzido primeiro ao seu monóxido e depois à sua forma metálica.

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Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2

O óxido férrico é reduzido a ferro metálico.

WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O

E o trióxido de tungstênio é reduzido a tungstênio metálico.

Como exercício, o número de oxidação do metal pode ser determinado antes de ser reduzido.

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  2. Química LibreTexts. (9 de dezembro de 2018). Reações de oxidação-redução. Recuperado de: chem.libretexts.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (4 de julho de 2018). A definição de redução na química. Recuperado de: thoughtco.com
  4. Hultzman R. (2019). Redução em Química: Definição e Visão Geral. Estudo Recuperado de: study.com
  5. Clark J. (2013). Definições de oxidação e redução (redox). Recuperado de: chemguide.co.uk
  6. Tutor Vista. (sf). Reação de redução. Recuperado de: chemistry.tutorvista.com

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