05 (UFF-RJ) O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na presença de sílica.
Considere a reação:
Considere a reação:
Passo 1
O enunciado fornece a reação
e pede (o que vamos fazer aqui): determinar os estados de oxidação dos elementos relevantes, identificar quem é oxidante e quem é redutor e quantos elétrons são transferidos no processo. Lista das informações dadas:
- Os reagentes e produtos estão explícitos na equação acima (peguei essas fórmulas do enunciado).
- Não há carga total na equação (todos os compostos são neutros).
Passo 2
Relembrando as regras para atribuir números de oxidação (vou explicar devagar e com exemplos):
- Para um átomo em sua forma elementar: o número de oxidação é
. Ex.: tem para o fósforo. - Para íons simples, o número de oxidação é a carga do íon.
- Em compostos, a soma algébrica dos números de oxidação de todos os átomos deve ser igual à carga total do composto (para compostos neutros, soma
). - Regras úteis para elementos comuns:
- Oxigênio geralmente tem
(exceto em peróxidos ou com flúor). - Metais dos grupos 1 e 2 têm
e , respectivamente. Assim, cálcio em compostos iônicos costuma ser . - Silício em
costuma ser .
- Oxigênio geralmente tem
- Aplicando essas regras passo a passo dá para achar os números de oxidação.
Passo 3
Calcular o número de oxidação do fósforo no fosfato
, presente em
.
No ânion
temos 4 oxigênios com oxidação
cada, total
. Seja
o número de oxidação do fósforo em
. A soma deve dar
:
Logo,
Portanto, no composto
cada átomo de fósforo tem número de oxidação
. (Registro: peguei a fórmula
do enunciado.)
Passo 4
Calcular o número de oxidação do fósforo em
.
Como
é a forma elementar do fósforo, o número de oxidação de cada átomo de fósforo é
Passo 5
Determinar a variação do número de oxidação do fósforo e quantos elétrons cada átomo de P recebe.
Cada átomo de fósforo vai de
(em
) para
(em
). A alteração por átomo é:
Na equação aparece
, ou seja, há 4 átomos de fósforo reduzidos. Portanto o total de elétrons ganhos pelos fósforos é
Passo 6
Calcular o número de oxidação do carbono reagente (coque, forma elementar) e do carbono no monóxido de carbono
.
- O carbono elementar (coque) tem
. - No
, o oxigênio tem geralmente ; como a molécula é neutra, o carbono deve satisfazer
Passo 7
Determinar a variação do número de oxidação do carbono e o total de elétrons perdidos.
Cada átomo de carbono passa de
para
, ou seja, perde
elétrons:
Na equação há
átomos de carbono reagindo, então o total de elétrons perdidos por carbono é
Passo 8
Confrontando ganhos e perdas de elétrons e identificando agentes oxidante/redutor.
- Total de elétrons ganhos pelos fósforos
. - Total de elétrons perdidos pelos carbonos
.
Como ganhos = perdas, a contabilidade eletrônica está consistente (boa checagem de verificação).
Definições úteis (explicando para a prova):
- Agente redutor (reduzente) é a espécie que doa elétrons (é oxidada).
- Agente oxidante (oxidante) é a espécie que aceita elétrons (é reduzida).
Aqui:
- O carbono elementar (
, o coque) é oxidado ( ), portanto é o agente redutor. - O fósforo no fosfato (
em ) é reduzido ( ), portanto o composto que fornece esse P atua como agente oxidante. Podemos dizer concisamente que o agente oxidante é (ou o íon , mais precisamente o fósforo nele).
Observação rápida: outros elementos da equação (Ca, Si, O) não mudam seu número de oxidação relevante (
permanece
,
em
e
permanece
, oxigênios continuam
), então não participam da troca eletrônica central.
Passo 9
Resumo prático para a prova — como justificar rapidamente em poucas linhas:
- Calcule os números de oxidação por regras simples (oxigênio
, metais alcalino-terrosos , elementos puros ). - Compare os números antes e depois; quem aumenta é oxidado (doa elétrons), quem diminui é reduzido (recebe elétrons).
- Verifique o balanço de elétrons (soma de elétrons perdidos = soma de elétrons ganhos). Se bater, está consistente.
Resposta
Agente redutor:
Agente oxidante:
Número de elétrons transferidos: