Nos catalisadores de automóveis, um dos processos que ocorrem é dado pela equação:
\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})}+1 / 2 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \longrightarrow \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}
Nesse processo:
a) a molécula de CO sofre redução.
b) a molécula de \mathrm{O}_{2} sofre oxidação.
c) o carbono sofre oxidação passando seu número de oxidação de +2 para +4 .
d) o monóxido de carbono é um agente oxidante.
e) o gás oxigênio é um agente redutor.

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})}+\tfrac{1}{2}\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})}\longrightarrow \mathrm{CO}_{2(\mathrm{g})}
e apresenta cinco afirmações (a) a (e). A tarefa é decidir quais dessas afirmações são verdadeiras ou falsas. As afirmações são:
a) a molécula de \mathrm{CO} sofre redução.
b) a molécula de \mathrm{O}_{2} sofre oxidação.
c) o carbono sofre oxidação passando seu número de oxidação de +2 para +4.
d) o monóxido de carbono é um agente oxidante.
e) o gás oxigênio é um agente redutor.

Passo 2

O que é preciso fazer: comparar os números de oxidação dos elementos antes e depois da reação para ver quem perde elétrons (oxida) e quem ganha elétrons (reduz). Também precisamos lembrar o que significa ser agente oxidante ou agente redutor:
  • Uma espécie é oxidada quando perde elétrons; o seu número de oxidação aumenta.
  • Uma espécie é reduzida quando ganha elétrons; o seu número de oxidação diminui.
  • O agente redutor é a espécie que reduz outra (ou seja, doa elétrons) — portanto o agente redutor é o que se oxida.
  • O agente oxidante é a espécie que oxida outra (ou seja, aceita elétrons) — portanto o agente oxidante é o que se reduz.
Vou te ensinar como atribuir números de oxidação com regras simples e aplicá-las aqui.

Passo 3

Regras práticas para atribuir números de oxidação (versão curta e suficiente para a prova):
  1. O oxigénio em compostos costuma ter número de oxidação -2, salvo em peróxidos ou em combinação com flúor. Aqui não há peróxidos, então usamos -2 para oxigênio ligado a carbono.
  2. Um elemento na forma molecular diatômica (por exemplo \mathrm{O}_2) tem número de oxidação 0.
  3. A soma dos números de oxidação dos átomos em uma molécula neutra é 0. Em íons, é igual à carga do íon.
    Essas três regras bastam para resolver esta questão.

Passo 4

Aplicando a regra ao \mathrm{CO} (monóxido de carbono):
  • A molécula \mathrm{CO} é neutra, então a soma dos números de oxidação de \mathrm{C} e \mathrm{O} é 0.
  • Sabemos que, quando ligado ao carbono, o oxigénio tem usualmente número de oxidação -2. Então seja x o número de oxidação do carbono em \mathrm{CO}. Temos
x + (-2) = 0.
  • Daí x = +2. Conclusão: o carbono em \mathrm{CO} tem número de oxidação \mathbf{+2}.
Observação didática rápida: essa conta é simples e típica na prova: soma dos NOX = carga da molécula (aqui 0).

Passo 5

Agora aplique ao \mathrm{CO}_2 (dióxido de carbono):
  • A molécula \mathrm{CO}_2 é neutra. Seja y o número de oxidação do carbono. Cada oxigénio vale -2, e há dois oxigénios, então
y + 2\cdot(-2) = 0.
  • Logo y -4 = 0 e y = +4. Conclusão: o carbono em \mathrm{CO}_2 tem número de oxidação \mathbf{+4}.

Passo 6

Compare antes e depois para o carbono:
  • Em \mathrm{CO} o carbono estava com \\\ +2.
  • Em \mathrm{CO}_2 o carbono ficou com \\\ +4.
    O número de oxidação do carbono aumentou de +2 para +4. Pelo que vimos nas regras, aumento do número de oxidação significa perda de elétrons, isto é, o carbono sofreu oxidação. Em termos de elétrons, o carbono perdeu 2 elétrons (passou efetivamente de um estado com 2 elétrons a menos para um com 4 elétrons a menos, diferença de 2 elétrons por átomo de carbono).

Passo 7

Agora identifiquemos o que aconteceu com o oxigénio:
  • O \mathrm{O}_2 na forma elementar tem número de oxidação 0.
  • No \mathrm{CO}_2 o oxigénio tem número de oxidação -2.
    Logo o oxigénio passou de 0 para -2: o seu número de oxidação diminuiu, portanto o oxigénio foi reduzido (ganhou elétrons).
Conclusões sobre agentes:
  • A espécie que se oxida (no caso o carbono/ \mathrm{CO}) é o agente redutor, porque doa elétrons. Portanto \mathrm{CO} é agente redutor, não agente oxidante.
  • A espécie que se reduz (no caso \mathrm{O}_2) é o agente oxidante, porque aceita elétrons. Portanto \mathrm{O}_2 é agente oxidante, não agente redutor.

Passo 8

Agora avalio cada alternativa com base nas conclusões:
a) “a molécula de \mathrm{CO} sofre redução.” — falso. Pelo passo 6 \mathrm{CO} sofre oxidação.
b) “a molécula de \mathrm{O}_{2} sofre oxidação.” — falso. Pelo passo 7 \mathrm{O}_2 sofre redução.
c) “o carbono sofre oxidação passando seu número de oxidação de +2 para +4.” — verdadeiro. Vimos isso explicitamente nos passos 4–6.
d) “o monóxido de carbono é um agente oxidante.” — falso. \mathrm{CO} se oxida, portanto é agente redutor.
e) “o gás oxigênio é um agente redutor.” — falso. \mathrm{O}_2 se reduz, portanto é agente oxidante.

Resposta

c)

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