Quais das seguintes reações são de oxidaçãoredução? Justifique.
Passo 1
O enunciado dá a reação
A pergunta é: quais das reações (neste caso, apenas essa) são de oxidação–redução, e justificar. Vou listar claramente o que temos disponível:
- Reagentes:
no estado sólido e líquida. - Produtos:
sólido e gasoso.
O objetivo é decidir se há transferência de elétrons (ou mudanças nos números de oxidação) entre reagentes e produtos, e explicar por que.
Passo 2
Revisão didática: como identificar oxidação–redução usando números de oxidação (NOX).
- Regra 1: átomos em estado elementar têm número de oxidação
. - Regra 2: para íons monoatômicos, o NOX é igual à carga do íon (por exemplo,
tem NOX ). - Regra 3: em compostos, o oxigênio costuma ter NOX
(exceto peróxidos, etc.) e o hidrogênio ligado a não-metais costuma ter NOX . - Regra 4: metais alcalinos têm NOX
em compostos; metais alcalino-terrosos (como ) têm NOX em compostos. - Se o NOX de um elemento aumenta do reagente para o produto, esse elemento foi oxidado (perdeu elétrons). Se o NOX diminui, foi reduzido (ganhou elétrons).
Vou aplicar essas regras passo a passo à reação dada.
Passo 3
Atribuindo números de oxidação aos átomos na reação:
- No reagente
: elemento na forma livre, então o NOX de é . - Em
: cada hidrogênio ligado ao oxigênio é e o oxigênio é (regra padrão). Portanto o NOX do em é . - No produto
: o cátion em hidróxidos tem NOX (é um metal alcalino-terroso). O grupo tem oxigênio e hidrogênio (cada). - No produto
(gás): hidrogênio elemental tem NOX .
Resumindo:
-
(reagente) (em ): houve aumento do NOX. -
(em ) (em ): houve diminuição do NOX.
Passo 4
Interpretação dos cambios de NOX:
- Quando o NOX aumenta (
para ), o elemento foi oxidado — isto é, perdeu elétrons. Portanto sofre oxidação. - Quando o NOX diminui (
para ), o elemento foi reduzido — ganhou elétrons. Portanto o hidrogênio (no ) sofre redução.
Conclusão imediata: há transferência de elétrons — a reação é uma reação de oxidação–redução (redox).
Passo 5
Escrever as semirreações (meio passo a passo, para ver os elétrons transferidos) e justificar o balanceamento de elétrons:
Oxidação (cálcio perde elétrons):
Redução (água fornece os hidrogênios que se reduzem a
; em meio básico é conveniente escrever assim):
- Nessa semirreação, cada
em (NOX ) ganha um elétron para formar (NOX ); como o tem dois átomos de H, são necessários elétrons no total. - Os
resultantes permanecem no meio e combinam com formado na oxidação para dar :
Somando as semirreações de oxidação e redução (elétrons cancelam) obtém-se exatamente a equação global fornecida.
Passo 6
Identificar agentes:
- Agente redutor (quem doa elétrons) é o elemento que é oxidado:
metálico é o agente redutor. - Agente oxidante (quem aceita elétrons) é a espécie que é reduzida:
atua como agente oxidante (fornece o e aceita elétrons para reduzir a ).
Passo 7
Observações experimentais e intuitivas (úteis na prova):
- A liberação de
gasoso é um indício experimental de que houve redução do hidrogênio (formação de hidrogênio molecular indica ganho de elétrons por H). - Metais alcalino-terrosos (como
) reagem com água por um mecanismo redox típico: o metal é oxidado a cátion e a água é reduzida, formando e .
Resposta
Sim. É uma reação de oxidação–redução.
é oxidado:
(perde 2,e^{-}); o hidrogênio é reduzido:
em
(+1)
(0). Agente redutor:
. Agente oxidante:
.