1. Identifique respectivamente a substância redutora e a oxidante da reação abaixo:
2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}+2 \mathrm{~F}_{2} \rightarrow 4 \mathrm{HF}+\mathrm{O}_{2}
a) O oxigênio e o flúor.
b) O hidrogênio e o oxigênio.
c) A água e o gás flúor.
d) O gás flúor e a água.
e) O flúor e o oxigênio.

Passo 1

O enunciado pede que eu identifique, respectivamente, a substância redutora e a substância oxidante na reação abaixo:
2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+2\mathrm{F}_{2}\rightarrow 4\mathrm{HF}+\mathrm{O}_{2}
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
  • Reagentes: \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{F}_{2}.
  • Produtos: \mathrm{HF} e \mathrm{O}_{2}.
  • A pergunta quer primeiro a substância redutora (a que doa elétrons / é oxidada) e depois a substância oxidante (a que aceita elétrons / é reduzida), nessa ordem.

Passo 2

Vou explicar o conceito-chave: o que é oxidação, redução, agente redutor e agente oxidante.
  • Oxidação é perda de elétrons. Quando um átomo perde elétrons, seu número de oxidação aumenta.
  • Redução é ganho de elétrons. Quando um átomo ganha elétrons, seu número de oxidação diminui.
  • Agente redutor (substância redutora) é a substância que doa elétrons e, por isso, é oxidada.
  • Agente oxidante (substância oxidante) é a substância que aceita elétrons e, por isso, é reduzida.
    Esses conceitos são o coração das reações redox — vamos então calcular os números de oxidação para decidir quem perde e quem ganha elétrons.

Passo 3

Regras práticas e simples para atribuir números de oxidação que vou usar:
  • Elementos no estado padrão (moléculas elementares) têm número de oxidação 0. Ex.: \mathrm{F}_{2} e \mathrm{O}_{2} têm 0.
  • Em compostos, o flúor sempre tem número de oxidação -1.
  • Em laços com hidrogênio ligado a não-metal, o hidrogênio costuma ser +1.
  • Oxigênio em muitos compostos comuns (exceto peróxidos, etc.) é -2.
    Vou aplicar essas regras às espécies da reação.

Passo 4

Calcular os números de oxidação nos reagentes:
  • Para \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}: hidrogênio é +1 e oxigênio é -2. Então temos:
\mathrm{H}:\\\ +1,\qquad \mathrm{O}:\\\ -2
  • Para \mathrm{F}_{2}: vetor elemento diatômico no estado livre, então
\mathrm{F}:\\\ 0

Passo 5

Calcular os números de oxidação nos produtos:
  • Para \mathrm{HF}: regra do flúor domina, \mathrm{F}=-1; hidrogênio será +1. Então
\mathrm{H}:\\\ +1,\qquad \mathrm{F}:\\\ -1
  • Para \mathrm{O}_{2}: é oxigênio elementar, então
\mathrm{O}:\\\ 0

Passo 6

Comparar variações dos números de oxidação (quem aumentou, quem diminuiu):
  • Flúor: passou de 0 em \mathrm{F}_{2} para -1 em \mathrm{HF}. Ou seja,
\mathrm{F}:\\\ 0 \longrightarrow -1
isso é uma redução (ganho de elétrons). Logo \mathrm{F}_{2} foi reduzido e, portanto, é o agente oxidante (aceita elétrons).
  • Oxigênio (na água): passou de -2 em \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} para 0 em \mathrm{O}_{2}. Ou seja,
\mathrm{O}:\\\ -2 \longrightarrow 0
isso é uma oxidação (perda de elétrons). Logo a parte da água que contém o oxigênio foi oxidada e, portanto, \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} atua como agente redutor (doa elétrons).

Passo 7

Conclusão clara e direta: a substância que foi oxidada (doou elétrons) é a \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, portanto ela é a substância redutora. A substância que foi reduzida (recebeu elétrons) é o \mathrm{F}_{2}, portanto ele é a substância oxidante. Em palavras do enunciado: a água é a substância redutora e o gás flúor é a substância oxidante.

Resposta

c) A água e o gás flúor.

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