Na obtenção do ferro, a partir da hematita, uma das reações que ocorrem é
Nesta reação,
a) os íons
presentes no Fe 2 O 3 são reduzidos a íons
.
b) os íons
presentes no Fe 2 O 3 são reduzidos a átomos de Fe .
c) cada íon
presente no Fe 2 O 3 ganha um elétron.
d) cada íon
presente no Fe 2 O 3 perde um elétron.
a) os íons
b) os íons
c) cada íon
d) cada íon
Passo 1
O enunciado fornece a reação
e apresenta quatro afirmações (a–d) sobre o que ocorre com os íons
no
. A pergunta é: qual dessas afirmações é correta?
Informações dadas que vamos usar:
As alternativas são:
a) os íons presentes no
são reduzidos a íons
.
b) os íons presentes no
são reduzidos a átomos de Fe.
c) cada íon presente no
ganha um elétron.
d) cada íon presente no
perde um elétron.
a) os íons
b) os íons
c) cada íon
d) cada íon
Passo 2
Vamos identificar o número de oxidação do ferro no
. Regra básica: a soma dos números de oxidação dos elementos num composto neutro é zero. O oxigénio em óxidos costuma valer
.
Seja
o número de oxidação do ferro em
. Então
Resolvendo:
Logo, no
o ferro está como
.
Passo 3
Agora identifique o estado do ferro no produto. O produto indicado é
, ou seja, ferro elementar. O número de oxidação do ferro elemental é
. Em notação iônica, isso corresponde a átomos de ferro neutros
(não íons).
Portanto o ferro passa de
(no minério) para
(átomos de ferro no produto).
Passo 4
Definição importante (aula rápida): redução é ganho de elétrons (diminuição do número de oxidação). Oxidação é perda de elétrons (aumento do número de oxidação). Cada mudança de número de oxidação corresponde a transferência de elétrons.
No nosso caso, cada
tem número de oxidação
e passa para
. A variação é
ou seja, o ferro diminui sua carga total em 3 unidades, o que significa que cada íon
ganhou
elétrons. Escrevendo a meia-reação de redução para cada íon:
Passo 5
Vamos ver o que acontece com o carbono em
e
, para confirmar a conservação de elétrons. Calculem os números de oxidação do carbono:
Em
: oxigênio
, composto neutro, logo
.
Em :
.
Em
Portanto o carbono vai de
para
, ou seja, perde
elétrons. A meia-reação de oxidação (por molécula de CO) é
Passo 6
Agora balanceamos os elétrons entre redução e oxidação. Cada
requer
elétrons; cada
fornece
elétrons. Para que os elétrons se cancelem, precisamos de um múltiplo comum de
e
, que é
. Assim:
-
átomos de ferro (ou seja, íons ) precisam de elétrons. -
moléculas de fornecem elétrons.
Isto explica a estequiometria observada na equação
onde os elétrons liberados pela oxidação do carbono são usados para reduzir os íons
a ferro metálico.
Passo 7
Com tudo isso claro, analisamos as alternativas:
a) diz que
é reduzido a
. Errado — o produto é ferro elementar
(número de oxidação 0), não
.
b) diz que
é reduzido a átomos de Fe. Correto —
vira ferro elementar
, ou seja, átomos de ferro.
c) diz que cada
ganha um elétron. Errado — cada
ganha três elétrons, conforme a meia-reação
.
d) diz que cada
perde um elétron. Errado — perde/ganha confusão: aqui o ferro ganha elétrons (redução), não perde.
Resposta
b)