Os foguetes são projéteis impulsionados pela ejeção de gases quentes através de um bocal. Usualmente, os gases quentes expelidos pelos foguetes provêm de reação entre um combustível e um oxidante. Considerando a reação:
2 \mathrm{~N}_{2} \mathrm{H}_{4(\mathrm{I})}+\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4(\mathrm{I})} \longrightarrow 3 \mathrm{~N}_{2}(\mathrm{~g})+4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \quad \Delta \mathrm{H}=-1.049 \mathrm{~kJ} usada como propulsor do módulo de descida na Lua, da Missão Apollo, é correto afirmar que são, respectivamente, oxidante e redutor:
a) \mathrm{N}_{2} \mathrm{H}_{4} e \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4}.
b) \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4} e \mathrm{N}_{2} \mathrm{H}_{4}.
c) \mathrm{N}_{2} \mathrm{H}_{4} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
d) \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4} e \mathrm{N}_{2}.
e) \mathrm{N}_{2} \mathrm{H}_{4} e \mathrm{N}_{2}.

Passo 1

O enunciado dá a reação
2\mathrm{N}_2\mathrm{H}_{4(\ell)}+\mathrm{N}_2\mathrm{O}_{4(\ell)}\longrightarrow 3\mathrm{N}_2(g)+4\mathrm{H}_2\mathrm{O}(g)\quad \Delta H=-1{,}049\\ \mathrm{kJ}
e pergunta quais são, respectivamente, o oxidante e o redutor entre as espécies reagentes. As alternativas mostram pares de espécies; vamos identificar, a partir da reação, qual espécie é a que oxida (aceita elétrons — oxidante) e qual é a que reduz (doa elétrons — redutor). As informações relevantes são os reagentes e produtos acima.

Passo 2

Relembrando de forma simples e prática (o que você precisa saber para a prova):
  • Oxidação é aumento do número de oxidação (NO) de um átomo; redução é diminuição do NO.
  • Agente oxidante (oxidante) é a espécie que causa oxidação em outra: ela própria é reduzida (ganha elétrons).
  • Agente redutor (redutor) é a espécie que causa redução em outra: ela própria é oxidada (perde elétrons).
    Regras úteis para calcular NO:
  • Em uma molécula neutra, a soma dos NOs dos átomos é 0.
  • NO do hidrogênio é, em compostos com não-metais, +1 (salvo hidretos).
  • NO do oxigênio na maioria dos compostos é -2.
  • Elementos na forma molecular simples (por ex. \mathrm{N}_2) têm NO igual a 0.

Passo 3

Calcular o número de oxidação do nitrogênio em cada espécie relevante:
Para \mathrm{N}_2\mathrm{H}_4: suponha que o NO do N seja x. Cada H tem NO +1. A molécula é neutra, logo
2x + 4\cdot(+1)=0 \implies 2x+4=0 \implies x=-2.
Logo, em \mathrm{N}_2\mathrm{H}_4 o nitrogênio tem NO -2.
Para \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4: cada O tem NO -2, total -8. Seja x o NO de cada N:
2x + 4\cdot(-2)=0 \implies 2x-8=0 \implies x=+4.
Logo, em \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4 o nitrogênio tem NO +4.
Para \mathrm{N}_2(g): por ser elemento na forma molecular, o NO do N é 0.
Para \mathrm{H}_2\mathrm{O}: não tem nitrogênio, mas sabemos que H é +1 e O é -2.

Passo 4

Comparar variações de NO para o nitrogênio ao passar de reagentes para produtos:
  • Nitrogênio vindo de \mathrm{N}_2\mathrm{H}_4: passa de NO -2 (em \mathrm{N}_2\mathrm{H}_4) para NO 0 (em \mathrm{N}_2). Esse aumento de -2 para 0 significa que o nitrogênio foi oxidado (perdeu elétrons). Portanto, a espécie \mathrm{N}_2\mathrm{H}_4 atua como redutor (doa elétrons).
  • Nitrogênio vindo de \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4: passa de NO +4 (em \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4) para NO 0 (em \mathrm{N}_2). Esse decréscimo de +4 para 0 significa que o nitrogênio foi reduzido (ganhou elétrons). Portanto, a espécie \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4 atua como oxidante (aceita elétrons).

Passo 5

Para fixar a ideia com um exemplo simples e rápido: na reação clássica
\mathrm{Zn} + \mathrm{Cu}^{2+}\longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Cu},
o zinco vai de NO 0 para +2 (é oxidado → redutor) e o cobre vai de NO +2 para 0 (é reduzido → oxidante). Mesmo raciocínio aplicamos à reação dada, só que aqui avaliamos os NOs dos nitrogênios nas moléculas.

Passo 6

Conclusão intermediária (útil para a prova): a espécie que foi reduzida (NO diminuiu) é o oxidante, e a espécie que foi oxidada (NO aumentou) é o redutor. Aplicando isso ao cálculo dos NOs acima, obtemos quais são as funções das espécies reagentes na reação dada. Força aí — você já tem o procedimento claro: calcular NOs e comparar.

Resposta

b)

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