Quando é aquecido o TiO2 cristalino branco em presença de gás de hidrogênio (H2) acontece a redução deTi ^+4 para Ti^+3, e uma cor preta é observada. Com base a essa informação responda
Explique mudança de cor do TiO2 observado?

Passo 1

Então, temos um exercício que fala sobre o dióxido de titânio ( TiO2) cristalino branco sendo aquecido com gás hidrogênio ( H2). Nesse processo, o titânio passa do estado de oxidação +4 para +3, e o material fica preto. Vamos usar conhecimentos de química de reações de redução e alterações na estrutura eletrônica para entender por que a cor muda.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa a redução do titânio de +4 para +3. Redução é quando um elemento ganha elétrons. No caso do titânio, ele está ganhando um elétron, o que muda sua configuração eletrônica.

Passo 3

Agora, essa mudança no estado de oxidação afeta a estrutura eletrônica do TiO2. Inicialmente, o TiO2 é branco porque a energia das suas ligações permite que a maior parte da luz branca seja refletida.

Passo 4

Quando o titânio é reduzido para Ti^+3, criam-se defeitos ou estados de energia adicionais na estrutura do material. Esses novos estados permitem que o material absorva uma maior quantidade de luz visível.

Passo 5

A absorção dessa luz faz com que o material não reflita mais todas as cores como antes, resultando na percepção de uma cor preta, que é a soma de todas as cores absorvidas.

Resposta

A mudança de cor do TiO2 de branco para preto ocorre porque a redução do titânio de Ti^+4 para Ti^+3 altera a estrutura eletrônica do material, criando estados de energia que absorvem mais luz visível, fazendo com que o material passe a refletir menos luz e, assim, apareça preto.

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