(UFMG) Quando se misturam vitamina
, vinagre, xarope de iodeto de potássio, água oxigenada e amido, ocorrem duas reações químicas, com diferentes velocidades relativas, conforme representado, simplificadamente, nestas equações:
Equação I
(mais lenta)
Equação II
(mais rápida)
a) Indique o agente redutor nas reações representadas pelas equações I e II.
b) Inicialmente, a cor dessa mistura é rosa. Em um sistema que só contivesse os reagentes da equação I e amido, apareceria, imediatamente, uma cor azul, devido a uma reação entre o amido e o
(aq). Entretanto, com a ocorrência simultânea da reação II, a cor azul só aparece depois de transcorrido um certo tempo. Considerando as equações I e II, justifique por que a cor azul só aparece após um determinado tempo.
c) Indique se o tempo necessário para a mudança de cor, de rosa para azul, será menor, igual ou maior se for diminuída a quantidade de vitamina
.
a) Indique o agente redutor nas reações representadas pelas equações I e II.
b) Inicialmente, a cor dessa mistura é rosa. Em um sistema que só contivesse os reagentes da equação I e amido, apareceria, imediatamente, uma cor azul, devido a uma reação entre o amido e o
c) Indique se o tempo necessário para a mudança de cor, de rosa para azul, será menor, igual ou maior se for diminuída a quantidade de vitamina
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
a) identificar o agente redutor em cada uma das equações I e II;
b) explicar por que, apesar de em um sistema contendo só os reagentes da equação I mais amido a cor azul apareceria imediatamente, quando as equações I e II ocorrem simultaneamente a cor azul só aparece depois de algum tempo;
c) dizer se o tempo necessário para a mudança de cor (de rosa para azul) será menor, igual ou maior se diminuirmos a quantidade de vitamina C .
a) identificar o agente redutor em cada uma das equações I e II;
b) explicar por que, apesar de em um sistema contendo só os reagentes da equação I mais amido a cor azul apareceria imediatamente, quando as equações I e II ocorrem simultaneamente a cor azul só aparece depois de algum tempo;
c) dizer se o tempo necessário para a mudança de cor (de rosa para azul) será menor, igual ou maior se diminuirmos a quantidade de vitamina C
Informações relevantes dadas no enunciado:
- Equação I (mais lenta):
- Equação II (mais rápida):
- Amido forma um complexo de cor azul com
(isso vem do enunciado). - A mistura inicial (com todos os componentes listados) apresenta cor rosa (dado do enunciado).
- A equação I é a etapa lenta (produção de
); a equação II é rápida (consome ).
Passo 2
Conceito básico (didático e direto): em uma reação de oxirredução, o agente redutor é a espécie que doa elétrons (ou seja, que é oxidada). Para identificar, uma boa técnica é olhar os estados de oxidação (ou escrever semi-reações de oxidação e redução).
Aplicando isso à Equação I:
- Olhe o iodo: em
o estado de oxidação do iodo é . Em o estado de oxidação do iodo é . Então o iodo passa de para : perde elétrons → é oxidado. - A meia-reação de oxidação é
- A meia-reação de redução (da outra parte) é
pois no peróxido (
) o oxigênio tem estado de oxidação
, que passa para
em
(ganho de elétrons).
- Conclusão: a espécie que doa elétrons na Equação I é
; portanto o agente redutor da Equação I é .
Passo 3
Aplicando a mesma ideia à Equação II:
- Olhe o iodo: em
o estado é ; em é . Então passa de para : ganha elétrons → é reduzido. - A meia-reação de redução é
- A outra meia-reação (a parte oxidada) é a da vitamina C sendo oxidada em um produto representado por
e liberando e . Esquematicamente:
- Conclusão: a espécie que doa elétrons na Equação II é a vitamina C
; portanto o agente redutor da Equação II é .
Passo 4
Agora a parte cinética/qualitativa: por que a cor azul só aparece depois de um tempo?
- A Equação I é a fonte de
(produz ), mas foi explicitado que ela é mais lenta. A Equação II consome rapidamente porque é mais rápida e converte de volta em usando vitamina C. - Enquanto houver vitamina C disponível, toda quantidade de
que a Equação I for produzindo é prontamente consumida pela Equação II; portanto a concentração de permanece muito baixa e não há livre suficiente para formar com o amido o complexo azul. - Só quando a vitamina C for consumida (isto é, quando a quantidade total de
presente tiver sido reduzida) a Equação II não conseguirá mais “remover” o que a Equação I continua a produzir. A partir desse momento o acumula na solução e então reage com o amido, formando o complexo azul visível. - Em linguagem de “prova”: a etapa limitante é a geração lenta de
(Equação I); porém enquanto existir o redutor rápido (vitamina C) a espécie colorida ( ) é imediatamente reduzida de volta. Resultado: atraso temporal até que o redutor se esgote — daí o aparecimento tardio da cor azul.
Passo 5
Pequena nota sobre a cor rosa inicial (relacionando ao enunciado): o enunciado afirma que a mistura inicial é rosa. Não precisamos saber exatamente qual espécie dá o rosa para justificar o fenômeno pedido. O ponto importante é: a formação do complexo azul com amido exige presença de
livre em quantidade suficiente; essa presença é impedida enquanto a vitamina C estiver disponível para reduzir
.
Passo 6
Efeito de diminuir a quantidade de vitamina C:
- A Equação II consome vitamina C estequiometricamente para reduzir
(uma mole de remove aproximadamente uma mole de na estequiometria mostrada). Se diminuir a quantidade inicial de vitamina C, haverá menos “capacidade” de consumir produzido pela Equação I. - Consequentemente, a vitamina C será esgotada mais rapidamente e o
começará a acumular mais cedo. Logo, o tempo necessário para que apareça a cor azul (tempo de atraso) será menor. - Se quisermos dizer em termos qualitativos: tempo de mudança de cor diminui quando diminuímos a quantidade de vitamina C.
Resposta
a) Equação I: agente redutor é
.
Equação II: agente redutor é (vitamina C).
Equação II: agente redutor é
b) Porque a Equação II é rápida e reduz imediatamente o
formado pela Equação I de volta a
enquanto ainda houver vitamina C; assim não se acumula
suficiente para formar com o amido o complexo azul até que a vitamina C seja consumida — daí o aparecimento da cor azul só após um certo tempo.
c) O tempo será menor (diminui) se for diminuída a quantidade de vitamina C.