Quais das seguintes reações são de óxidoredução? Justifique.
\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}+2 \mathrm{NO}_{3}{ }^{-}{ }_{(\mathrm{aq})}+4 \mathrm{H}^{+}{ }_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}{ }_{(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{NO}_{2(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}

Passo 1

O enunciado pede para verificar se a reação abaixo é de óxidoredução. Isso envolve atribuir números de oxidação aos elementos dos reagentes e produtos e checar se há mudança nesses números, indicando transferência de elétrons.
\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})} + 2\,\mathrm{NO}_{3}^{-}_{(\mathrm{aq})} + 4\,\mathrm{H}^{+}_{(\mathrm{aq})} \;\longrightarrow\; \mathrm{Zn}^{2+}_{(\mathrm{aq})} + 2\,\mathrm{NO}_{2(\mathrm{g})} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}

Passo 2

Atribuímos os números de oxidação n.o. aos átomos-chaves:
  • Zinco metálico: n.o.(\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}) = 0.
  • Íon zinco: n.o.(\mathrm{Zn}^{2+}) = +2.
  • No íon \mathrm{NO}_{3}^{-}, oxigênio tem -2 e a carga total é -1, logo
n.o.(\mathrm{N}) + 3\cdot(-2) = -1 \quad\Rightarrow\quad n.o.(\mathrm{N}) = +5.
  • No dióxido de nitrogênio \mathrm{NO}_{2}, cada oxigênio é -2 e a molécula é neutra, logo
n.o.(\mathrm{N}) + 2\cdot(-2) = 0 \quad\Rightarrow\quad n.o.(\mathrm{N}) = +3.
  • Hidrogênios em \mathrm{H}^{+} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} mantêm estados usuais +1 e +1, e oxigênios em \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} são -2.

Passo 3

Comparando n.o. dos mesmos elementos em reagentes e produtos:
  • Zinco: passa de 0 em \mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})} para +2 em \mathrm{Zn}^{2+}. Houve aumento de n.o., ou seja, oxidação.
  • Nitrogênio: passa de +5 em \mathrm{NO}_{3}^{-} para +3 em \mathrm{NO}_{2}. Houve diminuição de n.o., ou seja, redução.

Passo 4

Escrevemos as semi-reações de oxidação e redução, incluindo elétrons e íons H ^+ para balancear carga e massa:
\text{Oxidação:}\quad \mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})} \;\longrightarrow\; \mathrm{Zn}^{2+}_{(\mathrm{aq})} + 2\,\mathrm{e}^{-}.çã
\text{Redução:}\quad \mathrm{NO}_{3}^{-}_{(\mathrm{aq})} + 2\,\mathrm{H}^{+}_{(\mathrm{aq})} + 2\,\mathrm{e}^{-} \;\longrightarrow\; \mathrm{NO}_{2(\mathrm{g})} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}.

Passo 5

Somando as duas semi-reações, os elétrons se cancelam:
\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})} +2\,\mathrm{NO}_{3}^{-}_{(\mathrm{aq})} +4\,\mathrm{H}^{+}_{(\mathrm{aq})} \;\longrightarrow\; \mathrm{Zn}^{2+}_{(\mathrm{aq})} +2\,\mathrm{NO}_{2(\mathrm{g})} +2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}.
Esse é exatamente o balanço da reação dada, comprovando que houve transferência de elétrons entre zinco e nitrato.

Resposta

A reação é de óxidoredução, pois o zinco é oxidado 0\to+2 e o nitrogênio do nitrato é reduzido +5\to+3, havendo, portanto, troca de elétrons.

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