1. O princípio do teste do bafômetro é uma reação de oxirredução, onde um sal alaranjado de cromo é reduzido para um sal de cromo de coloração verde. Nesta reação o sal de cromo sofre redução e o álcool sofre oxidação.
\underset{\text { alaranjado }}{\mathrm{H}_{2} \mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7(\mathrm{aq})}}+\underset{\text { incolor }}{\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{aq})}}+\underset{\text { incolor }}{\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH}(\mathrm{~g})} \rightarrow \underset{\text { verde }}{\mathrm{Cr}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3(\mathrm{aq})}}+\underset{\text { incolor }}{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}}+\underset{\text { incolor }}{\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CHO}_{(\mathrm{g})}}+\underset{4(\mathrm{aq})}{\mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{4}}
Sobre esta reação responda:
(a) Qual a variação do número de oxidação nos compostos orgânicos?
(b) Trata-se de uma oxidação branda ou energética? Justifique sua resposta.
(c) Um dos truques para ludibriar o teste do bafometro é a pessoa ingerir vinagre. Porém esta attitude poderá agravar ainda mais a situação da pessoa. Qual explicação química para esta interferência no teste?

Passo 1

O enunciado dá a reação do teste do bafômetro (oxidação do etanol por dicromato em meio ácido) e pede três coisas:
  • (a) qual a variação do número de oxidação nos compostos orgânicos (isto é, no etanol que vira acetaldeído);
  • (b) se a oxidação é branda ou energética, com justificativa;
  • (c) por que ingerir vinagre (ácido acético) pode interferir e até agravar a situação da pessoa.
Informações relevantes do enunciado que usarei:
  • Reagente orgânico inicial: etanol, \mathrm{CH_3CH_2OH} (incolor).
  • Produto orgânico: acetaldeído, \mathrm{CH_3CHO} (incolor).
  • Meio: ácido (presença de \mathrm{H_2SO_4}) e agente oxidante \mathrm{H_2Cr_2O_7} (dicromato), que reduz-se a sais de cromo verdes.
  • A reação é uma oxirredução: o etanol é oxidado, o dicromato é reduzido.

Passo 2

Conceito necessário — como calcular número de oxidação (NOX) de um átomo em moléculas orgânicas, passo a passo e com exemplo:
  • Regras práticas que vamos usar:
    1. Para ligações entre átomos iguais (C–C) a contribuição é zero (divide-se igualmente).
    2. Cada ligação C–H conta como que o hidrogênio tem +\!1, logo o carbono recebe -\!1 por cada H ligado.
    3. Cada ligação C–O conta como se o oxigênio (mais eletronegativo) “ficasse” com os elétrons: por cada ligação simples C–O o carbono recebe +\!1; por cada ligação dupla C=O o carbono recebe +\!2.
    4. A soma algébrica dos NOX de todos os átomos numa molécula neutra é zero.
  • Aplicação prática: para calcular o NOX de cada carbono em uma molécula, analisa-se cada ligação do carbono e soma-se as contribuições segundo as regras acima.

Passo 3

Calcular NOX dos carbonos no etanol \mathrm{CH_3CH_2OH}.
  • Estrutura: \mathrm{CH_3 - CH_2 - OH}. Há dois carbonos diferentes: o carbono da extremidade (metila) e o carbono ligado ao grupo \mathrm{OH}.
  • Carbono metila (vamos chamar de C_1, ligado a três H e a outro C):
    • três ligações C–H \Rightarrow cada uma dá -\!1 ao carbono, total -\!3.
    • ligação C–C dá 0.
    • Logo o NOX de C_1 é -\!3.
  • Carbono ligado ao OH (chamado C_2, ligado a dois H, a C_1 e ao O):
    • duas ligações C–H \Rightarrow -\!2;
    • ligação C–C \Rightarrow 0;
    • ligação C–O simples \Rightarrow +\!1.
    • Soma: -\!2 + 0 + (+\!1) = -\!1.
    • Logo o NOX de C_2 no etanol é -\!1.
Resumo etanol:
  • \mathrm{NOX}(C_1\\ \text{em}\\ \mathrm{CH_3}) = -\!3
  • \mathrm{NOX}(C_2\\ \text{em}\\ \mathrm{CH_2OH}) = -\!1

Passo 4

Calcular NOX dos carbonos no acetaldeído \mathrm{CH_3CHO}.
  • Estrutura: \mathrm{CH_3 - C(=O)H}. Dois carbonos também:
  • Carbono metila C_1 (igual ao antes): três ligações C–H e uma C–C \Rightarrow NOX = -\!3 (mesmo que no etanol).
  • Carbono carbonila C_2' (o carbono do grupo aldeído, ligado a H, a C_1 e ao O por dupla ligação):
    • ligação C–H \Rightarrow -\!1;
    • ligação C–C \Rightarrow 0;
    • ligação dupla C=O \Rightarrow +\!2 (uma contribuição +\!1 por cada ligação C–O).
    • Soma: -\!1 + 0 + (+\!2) = +\!1.
    • Logo o NOX de C_2 em acetaldeído é +\!1.
Resumo acetaldeído:
  • \mathrm{NOX}(C_1\\ \text{em}\\ \mathrm{CH_3}) = -\!3
  • \mathrm{NOX}(C_2\\ \text{em}\\ \mathrm{CHO}) = +\!1

Passo 5

Determinar a variação do número de oxidação entre reagente e produto (resposta a (a)), explicando em termos de elétrons:
  • O carbono que se oxida é o carbono ligado ao grupo funcional (o que passa de \mathrm{CH_2OH} para \mathrm{CHO}).
  • NOX desse carbono no etanol: -\!1.
  • NOX desse carbono no acetaldeído: +\!1.
  • Variação: +\!1 - (-\!1) = +\!2. Isso significa que esse carbono perdeu 2 elétrons (aumentou seu NOX em 2 unidades). Em termos de oxidação: houve perda de 2 elétrons por cada mol de etanol oxidado a acetaldeído.

Passo 6

Classificar a oxidação como branda ou energética e justificar (resposta a (b)):
  • Interpretação: transformar um álcool primário em um aldeído é uma oxidação parcial que envolve a remoção de dois hidrogênios (ou perda de 2 elétrons do carbono) — é uma oxidação de dois elétrons, que deixa o carbono em um estado oxidado moderado ( -\!1 \to +\!1).
  • Por contraste, uma oxidação “energética” ou completa (forte) levaria ao ácido carboxílico ( \mathrm{CH_3COOH}) ou à oxidação completa até \mathrm{CO_2}, com aumento maior do NOX.
  • Conclusão didática: esta é uma oxidação branda (ou moderada) — tecnicamente é uma oxidação de 2 elétrons que converte álcool primário em aldeído. Observação prática: o agente aqui ( \mathrm{H_2Cr_2O_7}) é um forte oxidante; dependendo das condições (excesso de agente, tempo, aquecimento) a oxidação pode prosseguir até ácido acético, mas, como escrita, a transformação é a oxidação branda até aldeído.

Passo 7

Explicar quimicamente por que ingerir vinagre (ácido acético) pode interferir e agravar a situação (resposta a (c)), com mecanismos possíveis e consequências:
  • O vinagre contém ácido acético, \mathrm{CH_3COOH}. Duas situações importantes ligadas ao contexto do teste químico (meio ácido e agente oxidante) e ao organismo:
    1. Reações em meio ácido com etanol: em presença de ácido forte (o reagente do teste contém \mathrm{H_2SO_4}), etanol e ácido acético podem esterificar-se formando etil acetato: \mathrm{CH_3CH_2OH} + \mathrm{CH_3COOH} \xrightleftharpoons[\mathrm{H^+}]{\\ } \mathrm{CH_3COOCH_2CH_3} + \mathrm{H_2O}.
      • O éster formado, etil acetato, é volátil. Assim, a amostra expirada pode conter, além de etanol, etil acetato e acetaldeído. Alguns desses compostos também podem oxidar ou reagir com o reagente do teste, produzindo mudança de coloração ou falsos positivos/alterações na leitura. Portanto tentar “mascarar” o etanol com vinagre não impede a química do teste e pode, na prática, tornar a mistura de vapores mais complexa e sujeita a leituras errôneas.
    2. Formação e presença de acetaldeído/efeitos tóxicos: o ácido em excesso (ou certas condições locais na boca) não impede a oxidação do etanol — ao contrário, pode facilitar reações de oxidação por microrganismos da boca ou pelo próprio reagente quando coletada a amostra. Acetaldeído é um metabólito mais tóxico que o etanol; portanto, medidas caseiras (ingerir vinagre) não só não evitam a detecção como podem aumentar a quantidade de derivados tóxicos (acetaldeído) na respiração e no organismo, agravando a situação clínica da pessoa.
  • Resumo em palavras simples: vinagre não “anula” a oxidação do etanol no teste; pode levar à formação de compostos voláteis (como ésteres) que perturbam a medição e também não evita a produção de acetaldeído (mais tóxico). Assim a tentativa de ludibriar o teste é ineficaz e pode até piorar as consequências para a pessoa.

Resposta

(a) O carbono envolvido passa de -\!1 em \mathrm{CH_3CH_2OH} para +\!1 em \mathrm{CH_3CHO}; variação de +\!2 (perda de 2 elétrons).
(b) É uma oxidação branda (oxidação de 2 elétrons que transforma álcool primário em aldeído; não é a oxidação completa até ácido carboxílico).
(c) Porque o vinagre (ácido acético, \mathrm{CH_3COOH}) não impede a oxidação e pode levar à formação de compostos voláteis (por exemplo esterificação formando \mathrm{CH_3COOCH_2CH_3}) e contribuir para maior presença de derivados como acetaldeído na respiração; isso pode falsificar/alterar a medição e aumentar a toxicidade — portanto a tentativa de ludibriar o teste é ineficaz e pode agravar a situação.

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