Conceitue e diferencie peróxido e superóxido.
Passo 1
O que a pergunta pede: conceituar (definir) e diferenciar peróxido e superóxido.
Informações que devo fornecer (tudo que você provavelmente espera na prova):
Informações que devo fornecer (tudo que você provavelmente espera na prova):
- Definição química de peróxido e de superóxido (fórmulas iônicas).
- Como surgem (relação com a adição de elétrons ao O
). - Estrutura eletrônica e ordem de ligação (explicando por que a ligação O–O muda).
- Estados de oxidação dos oxigênios nesses íons.
- Propriedades práticas importantes (magnetismo, reatividade, exemplos e usos, estabilidade e riscos).
- Como reconhecer/distinguir peróxidos e superóxidos na prática (teste conceitual).
Passo 2
Primeiro, um lembrete simples sobre a molécula de oxigênio neutro, porque isso explica tudo depois: a molécula
tem dois elétrons desemparelhados em orbitais
(modelo de orbitais moleculares básico). Isso dá à
uma ordem de ligação igual a 2 e comportamento paramagnético (tem elétrons desemparelhados). A ideia-chave para peróxidos e superóxidos: eles são derivados de
que ganharam elétrons extras. Quando você adiciona elétrons ao
, eles ocupam orbitais antibonding
, o que reduz a ordem de ligação O–O (ou seja, enfraquece a ligação). Vou usar esse raciocínio para chegar às ordens de ligação e às propriedades.
Passo 3
Definição e propriedades do peróxido:
- Fórmula do ânion peróxido:
. Exemplos comuns: (peróxido de hidrogénio), (peróxido de sódio). - Como surge: é a espécie formada quando
recebe dois elétrons: . - Ordem de ligação: calculemos de forma simples com o modelo MO (contagem de elétrons de ligação menos antibonding, tudo dividido por 2). Para
há dois elétrons extras preenchendo os orbitais , resultando em ordem de ligação igual a 1 (ou seja, uma ligação simples O–O). Conclusão prática: o ânion peróxido tem uma ligação O–O do tipo simples. - Estados de oxidação: em
cada oxigénio tem estado de oxidação (média). - Magnético/eletrônico: todos os elétrons estão emparelhados → peróxidos são diamagnéticos (não atraem ímã).
- Reatividade e uso: peróxidos são fortes agentes oxidantes em meio ácido e podem liberar oxigénio por decomposição;
é usado como desinfetante e branqueador. Peróxidos orgânicos e alguns inorgânicos são perigosos (sensíveis a choque, calor) porque a ligação O–O é relativamente fraca.
Passo 4
Definição e propriedades do superóxido:
- Fórmula do ânion superóxido:
. Exemplos comuns: (superóxido de potássio), (em condições específicas). - Como surge: é a espécie formada quando
recebe um elétron: . - Ordem de ligação: novamente via MO, com um elétron extra em
(apenas +1 elétron comparado ao neutro) a ordem de ligação cai para (ou seja, a ligação O–O é intermediária entre dupla e simples). - Estados de oxidação: em
a média de oxidação por oxigénio é . (Não pense em “-½” como um oxigénio com metade de carga isolada — é a média no dímero.) - Magnético/eletrônico: há um elétron desemparelhado → superóxidos são paramagnéticos e detectáveis por EPR (ressonância paramagnética eletrônica).
- Reatividade e uso: superóxidos são oxidantes fortes e podem reagir com água/CO
; é usado em equipamentos de sobrevivência em espaços fechados (combina absorção de com libertação de ). Superóxidos são geralmente mais reativos e, por terem elétron não emparelhado, participam facilmente em reações de radical.
Passo 5
Comparação ponto a ponto (o que você deve citar na prova — equacione e justifique cada diferença):
- Fórmula iônica: peróxido
; superóxido . - Número de elétrons adicionais sobre
: peróxido dois elétrons; superóxido um elétron. - Ordem de ligação O–O: peróxido
(ligação simples); superóxido . (Explique que isso vem de ocupar orbitais que enfraquecem a ligação.) - Estado de oxidação médio de cada oxigénio: peróxido
; superóxido . - Magnetismo: peróxido
diamagnético (elétrons pareados); superóxido paramagnético (elétron desemparelhado). - Estabilidade e cátions que estabilizam: peróxidos são comuns com cátions pequenos e mais polarizantes (
, ); superóxidos são tipicamente estabilizados por cátions grandes e monovalentes como , , (ex.: ) — isso acontece porque o superóxido é menos carregado e é estabilizado pela dispersão de carga com cátions volumosos. - Reatividade prática e riscos: ambos são agentes oxidantes, mas peróxidos têm ligação O–O facilmente quebrável (risco de decomposição explosiva em certos peróxidos orgânicos); superóxidos, por terem radicais, podem reagir vigorosamente com matéria orgânica.
- Exemplos e usos típicos para lembrar:
(peróxido de hidrogénio) — desinfetante; (peróxido de sódio) — agente oxidante; (superóxido de potássio) — sistema de geração de oxigénio e remoção de CO em ambientes fechados.
Passo 6
Como identificar/diagnosticar (dicas de prova e laboratório conceitual):
- Magnetismo: medir se a substância é atraída por um campo magnético (superóxidos paramagnéticos, peróxidos diamagnéticos). Em prova, escrever isso já rende pontos.
- Reações ácido-base simplificadas: em presença de protões, o peróxido forma
(ou como base conjugada) e o superóxido gera espécies radicalares ou dependendo do pH; escrever a meia-reação ajuda:
- Espectroscopia/ensaios: superóxidos dão sinal em EPR (por elétron não pareado); bandeiras na IR/Raman: bandas de estiramento O–O aparecem em frequências diferentes (ligação mais curta → frequência maior). Não precisa decorar números exatos para a prova básica; citar o princípio já é bom.
Passo 7
Resumo pedagógico (como responder rápido na prova, passo a passo):
- Escreva as fórmulas: peróxido
, superóxido . - Diga como se formam (quantos elétrons adicionados).
- Dê a ordem de ligação e explique rapidamente pelo modelo MO: peróxido ordem
, superóxido . - Mencione magnetismo e estado de oxidação médio (peróxido
por O e diamagnético; superóxido por O e paramagnético). - Exemplifique com
e e cite um aspecto prático (uso/risco). Isso cobre a maioria das provas.
Resposta
Peróxido:
. Espécie obtida por adição de dois elétrons a
; ordem de ligação O–O igual a
(ligação simples); cada oxigénio tem estado de oxidação
; elétrons emparelhados → diamagnético. Exemplos:
,
. Usos: branqueadores, desinfetantes; risco: decomposição/explosão por rompimento da ligação O–O.
Superóxido:
. Espécie obtida por adição de um elétron a
; ordem de ligação O–O igual a
(ligação intermediária); oxigénios com oxidação média
; presença de um elétron desemparelhado → paramagnético. Exemplos:
. Usos/observações: forte oxidante, estabilizado por cátions grandes, usado em sistemas de geração de O
e remoção de CO
.