Por que os elementos do bloco-s são bons agentes redutores? Escreva as equações química e apresente exemplos.
Passo 1
O enunciado pergunta três coisas: (1) por que os elementos do bloco-s são bons agentes redutores; (2) escrever as equações químicas que ilustram isso; (3) apresentar exemplos. Informações relevantes dadas / implícitas: queremos explicação física e química (perda de elétrons, meia-reações) e reações-tipo (com água, ácidos, oxigênio, halogênios). Não há outras restrições no enunciado.
Passo 2
Primeiro: o que é “agente redutor”? Um agente redutor é a espécie que doa elétrons numa reação redox — ou seja, ele é oxidado (aumenta seu número de oxidação) e faz outra espécie ser reduzida. Em linguagem de meia-reações, doar elétrons é expresso por uma meia-reação de oxidação do tipo:
Aqui
é o átomo metálico que perde
elétrons; esses elétrons vão reduzir outra espécie. Sempre que um elemento forma facilmente cátions (perde elétrons com facilidade), ele tende a ser um bom agente redutor.
Passo 3
Agora: por que os elementos do bloco-s (grupos
e
) perdem elétrons facilmente?
- Estrutura eletrônica: átomos do bloco-s têm seus elétrons de valência em orbitais
externos ( para alcalinos e para alcalino-terrosos). Esses elétrons estão longe do núcleo e são relativamente pouco atraídos, então são fáceis de remover. - Energia necessária para remover elétrons: a energia de ionização é baixa para esses átomos; quanto menor a energia de ionização, mais facilmente o átomo perde elétrons. Em termos práticos, isso facilita a meia-reação de oxidação mostrada acima.
- Potencial de redução padrão: as reações inversas (redução do cátion para o metal) têm potenciais padrão muito negativos para estes metais, o que indica que o metal na forma atômica é muito instável em relação ao cátion — ou seja, o metal quer perder elétrons e formar o cátion. Exemplo de valores (apenas para ter noção; não precisa decorar, mas entender o sinal): as meias-reações
esses
muito negativos significam que a forma metálica tem forte tendência a perder elétrons (ou seja, o metal elementar é um bom redutor).
Passo 4
Vamos traduzir isso para reações reais: quando um metal do bloco-s reage com água, ácidos, halogênios ou oxigênio, ele doa elétrons e reduz alguma espécie (por exemplo,
ou
). A forma genérica para a oxidação é:
e a redução correspondente (ex.: íons hidrogênio sendo reduzidos a hidrogênio molecular) é
Passo 5
Equações-tipo (coloquei as equações em forma completa e também as meias-reações para clareza):
- Reação de um metal alcalino com água (ex.: sódio). Meia-reação de oxidação:
meia-reação de redução da água (formando hidróxido e hidrogênio, vista globalmente):
equação global:
- Reação de um metal do grupo
com ácido (ex.: magnésio com ácido clorídrico). Meia-reação de oxidação:
meia-reação de redução (íon hidrogênio do ácido):
equação global:
- Reação com halogênio (formação de sal iônico), exemplo com cloro:
aqui
se oxida a
e
se reduz a
.
- Combustão / oxidação por oxigênio (formação de óxidos):
ou para um alcalino (ex.: sódio formando óxido ou peróxido dependendo das condições):
Passo 6
Vamos fazer um exemplo passo-a-passo, bem mastigado, para identificar o agente redutor e escrever as meia-reações. Pegue a reação:
- Determine números de oxidação:
passa de (elementar) para em . O no ácido passa de para no . Logo, foi oxidado (perdeu elétrons) e foi reduzido. - Escreva meia-reações:
- Combine-as (elétrons cancelam) e escreva a equação global, que é a da enunciação. Assim fica claro que o agente redutor é
porque ele doa os elétrons.
Passo 7
Observações práticas e tendências:
- Metais alcalinos (grupo
) são, em geral, mais fortes redutores que os alcalino-terrosos (grupo ), porque têm um elétron de valência mais fracamente ligado ( versus ). - A reatividade aumenta descendo o grupo (
) porque os elétrons de valência ficam mais afastados do núcleo e são ainda mais fáceis de remover. - Algumas exceções/nuances: berílio (
) não reage com água a frio por causa de forte ligação covalente superficial; magnésio reage lentamente com água, mas facilmente com vapor ou com ácidos. - Em provas: para mostrar que algo é agente redutor, escreva a meia-reação de oxidação do metal (mostrando perda de elétrons) e mostre a meia-reação de redução correspondente; identifique quem sofre aumento no número de oxidação — esse é o agente redutor.
Resposta
Os elementos do bloco-s são bons agentes redutores porque têm elétrons de valência em orbital
externos que são relativamente pouco ligados ao núcleo, apresentam baixa energia de ionização e, portanto, perdem elétrons com facilidade, formando cátions estáveis (
).\n
Exemplos e equações:\n
\n
\n
\n
\n
\n
Exemplos e equações:\n