Explique por que a reação de hidrogenação dos alcenos podem ser consideradas também reação de redução.

Passo 1

O enunciado pede que eu explique por que a reação de hidrogenação de alcenos pode ser considerada também uma reação de redução.
Informações dadas (implícitas no enunciado e que vou usar):
  • A reação típica de hidrogenação é do tipo \mathrm{alceno} + \mathrm{H_2} \longrightarrow \mathrm{alcano}.
  • A hidrogenação normalmente é feita com um catalisador (por ex. \mathrm{Pd}, \mathrm{Pt}, \mathrm{Ni}) que dissocia \mathrm{H_2} em átomos de hidrogênio reativos.

Passo 2

O que significa “redução” no sentido químico que vamos usar aqui.
  • Definição operacional: redução é o ganho de elétrons por uma espécie química, ou equivalentemente uma diminuição do número de oxidação (NOX) de um elemento.
  • Outra forma prática: em química orgânica, ganhar átomos de hidrogênio (ou perder oxigênio) costuma corresponder a uma redução porque os carbonos passam a ter mais ligações com o hidrogênio (átomos menos eletronegativos), aumentando sua densidade eletrônica efetiva.

Passo 3

Como calcular números de oxidação para carbonos em moléculas orgânicas (regra simplificada que usamos aqui).
  • Na atribuição formal de NOX: hidrogênio ligado a não-metais tem +1; ligações entre carbonos dividem elétrons igualmente (não alteram NOX relativo).
  • Exemplo concreto: \mathrm{C_2H_4} (eteno) e \mathrm{C_2H_6} (etano). Para \mathrm{C_2H_4} vale:
2\cdot \mathrm{NOX}\text{(C)} + 4\cdot(+1) = 0
Logo
\mathrm{NOX}(C\\ \text{em}\\ \mathrm{C_2H_4}) = -2.
Para \mathrm{C_2H_6}:
2\cdot \mathrm{NOX}\text{(C)} + 6\cdot(+1) = 0
Logo
\mathrm{NOX}(C\\ \text{em}\\ \mathrm{C_2H_6}) = -3.

Passo 4

Interpretação numérica da mudança de NOX.
  • Cada carbono em \mathrm{C_2H_4} tem NOX -2 e, após hidrogenação, passa a -3 em \mathrm{C_2H_6}.
  • A queda do NOX de -2 para -3 significa que o carbono ganhou carga eletrônica efetiva (ganho de elétrons): isso é exatamente a definição de redução.
  • Conclusão: a hidrogenação reduz o NOX dos carbonos — portanto é uma reação de redução.

Passo 5

Como o \mathrm{H_2} participa como agente redutor (o que é oxidado e o que é reduzido).
  • O \mathrm{H_2} fornece hidrogênios que se ligam aos carbonos; formalmente o \mathrm{H_2} perde elétrons (é oxidado) enquanto o alceno ganha elétrons (é reduzido). Uma forma simples de escrever as meia-reações é:
\mathrm{H_2 \longrightarrow 2H^+ + 2e^-}\quad(\text{oxidação do } \mathrm{H_2})çã
\mathrm{C_2H_4 + 2H^+ + 2e^- \longrightarrow C_2H_6}\quad(\text{redução do alceno})çã
  • Na prática, o catalisador metálico dissocia \mathrm{H_2} em átomos de hidrogênio adsorvidos e facilita a transferência de átomos \mathrm{H}^\bullet (ou \mathrm{H}^+ + e^- efetivo) para a dupla ligação — mecanisticamente isso explica como os elétrons são re-distribuídos.

Passo 6

Visão intuitiva e geral que ajuda na prova / exercício.
  • Regra prática curta: “adição de \mathrm{H_2} a uma insaturação (C=C) = redução do carbono”. Sempre que um composto orgânico ganha hidrogênios sem ganhar oxigênio, em geral ele foi reduzido.
  • Observação: números de oxidação em compostos orgânicos são uma ferramenta formal útil para classificar oxidações/reduções, mesmo que sejam uma aproximação; para fins de identificação de reações redox (como hidrogenação) eles funcionam muito bem.

Passo 7

Resumo motivacional final (rápido):
  • Pense assim na hora da prova: se o carbono ganha H, provavelmente foi reduzido; se perde H ou ganha O, provavelmente foi oxidado. Isso é um macete seguro para identificar hidrogenações como reações de redução.

Resposta

Porque na hidrogenação a dupla ligação \mathrm{C=C} recebe \mathrm{H_2}, cada carbono passa a ter mais ligações C–H e o número de oxidação do carbono diminui (por exemplo, \mathrm{C} em \mathrm{C_2H_4} vai de -2 para -3 em \mathrm{C_2H_6}), ou seja, os carbonos ganham elétrons — definição de redução; o \mathrm{H_2} atua como agente redutor (é oxidado) com auxílio do catalisador.

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