Identifique as substâncias oxidada e a reduzida nas seguintes reações. Mostre os estados de oxidação de cada átomo e os estados físicos de cada substância.
Passo 1
O enunciado pede que eu identifique a substância oxidada e a substância reduzida na reação abaixo, mostrando os estados de oxidação de cada átomo e os estados físicos de cada substância:
Informações dadas (explicitadas):
- Reagentes:
e . - Produtos:
, e . - Preciso indicar para cada espécie: (1) estados de oxidação de seus átomos; (2) estado físico usual; (3) qual substância foi oxidada e qual foi reduzida.
Passo 2
Revisão das regras úteis para atribuir estados de oxidação (passo-a-passo, sem pular nada):
- Regra 1: Para um átomo no estado elementar (molécula simples como
, ), o estado de oxidação é . - Regra 2: Hidrogênio ligado a não-metais tem usualmente estado de oxidação
. - Regra 3: Oxigênio em compostos (exceto peróxidos) tem usualmente estado de oxidação
. - Regra 4: A soma algébrica dos estados de oxidação dos átomos de uma espécie neutra é
; para íons, é igual à carga do íon.
Exemplo rápido (para fixar): emtemos ⇒ para oxigênio.
Passo 3
Calcular estados de oxidação nos reagentes, com as contas detalhadas.
Para
:
- Aplicando a regra do hidrogênio: cada H tem
. - Seja
o estado de oxidação do enxofre em . - Soma:
- Logo:
Conclusão: em
,
e
.
Para
:
- Cada H é
, cada O é . Seja o estado de oxidação do S. - Soma:
- Calculando:
Conclusão: em
,
,
,
.
Passo 4
Calcular estados de oxidação nos produtos, com as contas detalhadas.
Para
:
- Cada O é
. Seja o estado de S. - Soma:
- Logo:
Conclusão: em
,
,
.
Para
:
- É enxofre elementar (molécula formada por 8 átomos de S unidos). Pela Regra 1, cada átomo de S tem estado de oxidação
.
Conclusão: em, .
Para
:
- Já conhecido:
, .
Passo 5
Resumo das mudanças nos estados de oxidação do enxofre (aqui está o coração do redox):
- Enxofre em
: . - Enxofre em
: . - Enxofre em
: . - Enxofre em
: .
Agora comparar variações:
- Doador de elétrons (que sofre aumento de número de oxidação → oxidação): S em
passa de para e/ou para . Ex.: (perda de elétrons) ou . - Aceptor de elétrons (que sofre diminuição do número de oxidação → redução): S em
passa de para e/ou para . Ex.: ou .
Regra prática: se o número de oxidação aumenta, houve oxidação; se diminui, houve redução.
Passo 6
Concluir quais substâncias são oxidada e reduzida e identificar agentes:
- A substância oxidada é a que perdeu elétrons. Aqui:
(o S vai de para valores maiores: e ). Portanto é oxidada e age como agente redutor (reducing agent). - A substância reduzida é a que ganhou elétrons. Aqui:
(o S vai de para e ). Portanto é reduzida e age como agente oxidante (oxidizing agent).
Passo 7
Estados físicos usuais (informação experimental/típica que se pede):
-
: gás → . -
: ácido sulfúrico concentrado geralmente líquido → (ou se estiver em solução aquosa). -
: gás → . -
: enxofre elemental sólido → . -
: água líquida → .
Resposta
Substância oxidada (perde elétrons; agente redutor):
. S:
→
e
→
.
Substância reduzida (ganha elétrons; agente oxidante):
. S:
→
e
→
.
Estados de oxidação e estados físicos das espécies: