20.5 A 900^{\circ} \mathrm{C} o vapor de tetracloreto de titânio reage com magnésio fundido para formar titânio metálico sólido e cloreto de magnésio fundido. (a) Escreva uma equação balanceada para esta reação. (b) Qual substância é o redutor e qual é o oxidante?

Passo 1

O enunciado diz que a 900^\circ\mathrm{C} o vapor de tetracloreto de titânio reage com magnésio fundido para dar titânio metálico sólido e cloreto de magnésio fundido. O conteúdo é reação de oxirredução: precisamos balancear a equação redox e depois identificar qual espécie é o agente redutor e qual é o agente oxidante.

Passo 2

Atribuímos números de oxidação aos elementos:
– Em \mathrm{TiCl_4}, \mathrm{Cl} vale -1 e, como há quatro cloretos, \mathrm{Ti} vale +4.
– Em \mathrm{Mg} puro vale 0.
– No produto \mathrm{Ti(s)}, \mathrm{Ti} vale 0.
– Em \mathrm{MgCl_2}, \mathrm{Mg} vale +2 e cada \mathrm{Cl} vale -1.
Assim, \mathrm{Ti} passa de +4 a 0 (redução, ganho de 4 e^{-}) e cada \mathrm{Mg} vai de 0 a +2 (oxidação, perda de 2 e^{-}).

Passo 3

Escrevemos as meias-reações com elétrons:
Redução do titânio:
\mathrm{TiCl_4} + 4\,e^- \longrightarrow \mathrm{Ti} + 4\,\mathrm{Cl^-}
Oxidação do magnésio (multiplicada por 2 para totalizar 4 e^{-}):
2\,\mathrm{Mg} \longrightarrow 2\,\mathrm{Mg^{2+}} + 4\,e^-

Passo 4

Somamos as meias-reações cancelando os elétrons e reintroduzindo os cloretos:
\mathrm{TiCl_4} + 2\,\mathrm{Mg} \longrightarrow \mathrm{Ti} + 2\,\mathrm{MgCl_2}

Passo 5

O magnésio foi oxidado (perdeu elétrons), logo ele é o agente redutor. O tetracloreto de titânio foi reduzido (ganhou elétrons), logo ele é o agente oxidante.

Resposta

(a)
\mathrm{TiCl_4(g)} + 2\,\mathrm{Mg(l)} \longrightarrow \mathrm{Ti(s)} + 2\,\mathrm{MgCl_2(l)}
(b) O redutor (agente redutor) é o magnésio e o oxidante (agente oxidante) é o tetracloreto de titânio.

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