29 (UEMS-MS) Dada a reação de transformação do alumínio em cloreto de alumínio pela ação do gás cloro:
2 \mathrm{Al}(\mathrm{~s})+3 \mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{AlCl}_{3}(\mathrm{~s})
Pode-se verificar que a semi-reação que representa o processo de oxidação é:
a) \mathrm{A} \ell+3 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{A} \ell^{3+}
b) \mathrm{A} \ell \rightarrow \mathrm{A} \ell^{3+}+3 \mathrm{e}^{-}
c) \mathrm{C} \ell_{2}+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{C}^{-}
d) \mathrm{C} \ell_{2}+4 \mathrm{e}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{Cl}^{2-}+2 \mathrm{e}^{-}

Passo 1

O enunciado nos dá a transformação do alumínio em cloreto de alumínio pela ação do gás cloro. A reação apresentada é:
2\mathrm{Al}(\mathrm{s}) + 3\mathrm{Cl}_2(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{AlCl}_3(\mathrm{s})
O enunciado pergunta qual das semi-reações listadas representa o processo de oxidação. As alternativas (transcrevendo as semi-reações em notação clara) são:
(a) \mathrm{Al} + 3\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+}
(b) \mathrm{Al} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3\,\mathrm{e}^{-}
(c) \mathrm{Cl}_2 + 2\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cl}^{-}
(d) \mathrm{Cl}_2 + 4\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cl}^{2-} + 2\,\mathrm{e}^{-}
Informações relevantes que o enunciado dá e que vou usar (peguei-as do próprio enunciado acima):
  • Há alumínio metálico \mathrm{Al} e gás cloro \mathrm{Cl}_2.
  • O produto é o composto \mathrm{AlCl}_3 (alumínio com ânions cloreto).
  • As alternativas mostram possíveis semi-reações envolvendo \mathrm{Al} ou \mathrm{Cl}_2 e elétrons \mathrm{e}^-.

Passo 2

O que é “oxidação” numa semi-reação? Vou explicar com calma e sem jargões:
  • Oxidação é o processo em que uma espécie perde elétrons. Em uma semi-reação de oxidação, os elétrons aparecem do lado dos produtos (porque foram “liberados”).
  • Redução é o processo em que uma espécie ganha elétrons. Em uma semi-reação de redução, os elétrons aparecem do lado dos reagentes (porque foram “capturados”).
Outra forma prática: comparar números de oxidação (NOX). Exemplos que vamos usar:
  • Em estado elementar (metal puro) o alumínio tem número de oxidação 0. Escrevemos isso como \mathrm{Al}^0.
  • No composto \mathrm{AlCl}_3, cada cloro costuma ter NOX -1 (cloro quase sempre é -1 em compostos iônicos simples). Então, para uma fórmula \mathrm{AlCl}_3 a soma dos NOX é zero:
\text{NOX}(\mathrm{Al}) + 3\cdot\text{NOX}(\mathrm{Cl}) = 0.
Substituindo \text{NOX}(\mathrm{Cl})=-1 obtemos
\text{NOX}(\mathrm{Al}) + 3\cdot(-1)=0 \quad\Rightarrow\quad \text{NOX}(\mathrm{Al})=+3.
Logo o alumínio vai de NOX 0 (elemento) para NOX +3 (em \mathrm{Al}^{3+}): houve aumento do NOX, que é característica de oxidação (perda de elétrons).

Passo 3

Converter essa ideia em semi-reações:
  • Se o alumínio perde elétrons e passa de \mathrm{Al}^0 para \mathrm{Al}^{3+}, a semi-reação deve mostrar elétrons no lado dos produtos, com carga total conservada. Escrevemos:
\mathrm{Al} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3\,\mathrm{e}^{-}.
Isso significa: um átomo de alumínio cedeu 3 elétrons — exatamente o que chamamos de oxidação.
  • Verificando a alternativa (a): \mathrm{Al} + 3\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+}. Aqui os elétrons estão do lado dos reagentes, ou seja, a reação mostrada seria um ganho de elétrons pelo alumínio (redução), não oxidação. Portanto (a) está no sentido contrário do que queremos.
  • As alternativas (c) e (d) envolvem \mathrm{Cl}_2. A semi-reação típica de redução de cloro é
\mathrm{Cl}_2 + 2\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cl}^{-},
que é a alternativa (c). Note que essa é uma redução (elétrons nos reagentes). Mas a pergunta pede explicitamente qual semi-reação representa o processo de oxidação (não a redução), então mesmo que (c) esteja correta como semi-reação de redução, não é a resposta pedida.
  • A alternativa (d) é estranha: \mathrm{Cl}_2 + 4\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cl}^{2-} + 2\,\mathrm{e}^{-}. Essa expressão não faz sentido como semi-reação balanceada (aparece elétron nos dois lados e produz íons \mathrm{Cl}^{2-}, que são extremamente incomuns e não compatíveis com \mathrm{AlCl}_3). Podemos descartá-la por inconsistência de química e por não representar oxidação do alumínio.

Passo 4

Fazendo uma checagem de consistência com a reação global (opcional, mas útil para ver que tudo bate):
  • Oxidação do alumínio (escrita por átomo) é
\mathrm{Al} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3\,\mathrm{e}^{-}.
Para fornecer elétrons que vão reduzir o cloro, a redução típica é
\mathrm{Cl}_2 + 2\,\mathrm{e}^{-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cl}^{-}.
  • Para cancelar elétrons ao somar as duas semi-reações, faz-se um múltiplo: multiplica-se a semi-reação de alumínio por 2 (para ter 6\,\mathrm{e}^-) e a semi-reação de cloro por 3 (para ter 6\,\mathrm{e}^-), então somando obtém-se (após combinar íons) o composto iônico que forma \mathrm{AlCl}_3. Isso mostra coerência entre a semi-reação de oxidação que escolhemos e a reação global esperada.

Passo 5

Conclusão: a semi-reação que representa a oxidação (perda de elétrons pelo alumínio) é a que tem os elétrons do lado dos produtos, isto é
\mathrm{Al} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3\,\mathrm{e}^{-},
que corresponde à alternativa (b).

Resposta

b)

Exercícios relacionados