Valor: 1,00
O etanol, ou álcool etílico, é um composto orgânico incolor, volátil e inflamável, amplamente utilizado como biocombustível renovável, produzido no Brasil principalmente a partir da cana-de-açúcar ou milho. Como combustível, reduz emissões em até 90 \% e melhora o desempenho dos motores flex. Sobre tal molécula, equacione cada uma das reações solicitadas.
(C) Deslocamento de hidrogênio com sódio.

Passo 1

O enunciado pede para equacionar a reação de deslocamento de hidrogênio entre o etanol e o sódio. Informações fornecidas e que vamos usar:
  • A molécula é o etanol, cuja fórmula estrutural simples pode ser escrita como \mathrm{C_{2}H_{5}OH} (ou \mathrm{CH_{3}CH_{2}OH}).
  • O reagente metálico é o sódio, representado por \mathrm{Na}.
    A tarefa é escrever a equação química balanceada dessa reação de deslocamento de hidrogênio.

Passo 2

Conceito básico (explicado de forma simples e sem pular etapas):
  • Álcoois reagem com metais alcalinos (como o sódio) formando o alcóxido correspondente e liberando gás hidrogênio.
  • Em linguagem genérica: o grupo \mathrm{R{-}O{-}H} (álcool) perde o hidrogênio do grupo hidroxila ( \mathrm{-OH}), formando o ânion alcóxido \mathrm{R{-}O^{-}} que se combina com o cátion \mathrm{Na^{+}} para dar o sal \mathrm{R{-}O{-}Na}. O hidrogênio removido forma \mathrm{H_{2}}.
  • Uma forma geral da reação (não específica ao etanol) é:
2\,\mathrm{R{-}OH} + 2\,\mathrm{Na} \longrightarrow 2\,\mathrm{R{-}O^{-}Na^{+}} + \mathrm{H_{2}}.
Observação intuitiva: cada átomo de sódio doa um elétron e vira \mathrm{Na^{+}}; dois elétrons no total reduzem dois prótons provenientes dos grupos \mathrm{O{-}H} a uma molécula de \mathrm{H_{2}}.

Passo 3

Explicação por semireações (para entender o balanço elétrico):
  • Oxidação do sódio (cada átomo perde um elétron):
\mathrm{Na} \longrightarrow \mathrm{Na^{+}} + \mathrm{e^{-}}.
  • Redução dos prótons originados do grupo hidroxila (dois prótons precisam de dois elétrons para formar \mathrm{H_{2}}):
2\,\mathrm{H^{+}} + 2\,\mathrm{e^{-}} \longrightarrow \mathrm{H_{2}}.
  • No álcool, a separação informal que justifica a presença de \mathrm{H^{+}} é:
\mathrm{R{-}OH} \rightleftharpoons \mathrm{R{-}O^{-}} + \mathrm{H^{+}}.
Combinar essas ideias mostra que são necessários dois átomos de sódio para gerar uma molécula de \mathrm{H_{2}} a partir de dois grupos \mathrm{O{-}H}.

Passo 4

Aplicando ao etanol ( \mathrm{R = CH_{3}CH_{2}}):
  • Cada molécula de etanol tem um hidrogênio ácido na hidroxila ( \mathrm{-OH}) que pode ser removido.
  • Para formar uma molécula de \mathrm{H_{2}} são necessários dois desses hidrogênios (vindos de duas moléculas de etanol) e dois elétrons (vindos de dois átomos de \mathrm{Na}).
  • Assim, a estequiometria mínima envolve duas moléculas de etanol reagindo com dois átomos de sódio, produzindo dois resíduos etóxido e uma molécula de hidrogênio gasoso.

Passo 5

Verificação rápida da conservação de átomos (para checar o balanço que vamos usar na resposta final):
  • Carbono: à esquerda 2\times 2 átomos de C = 4; à direita, dois grupos etóxido \mathrm{C_{2}H_{5}O} têm também 2\times 2=4 átomos de C.
  • Hidrogênio: à esquerda 2\times 6=12 átomos de H (cada \mathrm{C_{2}H_{5}OH} tem 6 H); à direita os dois etóxidos somam 2\times 5=10 H mais \mathrm{H_{2}} com 2 H → total 12.
  • Oxigênio: 2 à esquerda e 2 à direita.
  • Sódio: 2 átomos de \mathrm{Na} à esquerda e 2 na forma de \mathrm{C_{2}H_{5}O^{-}Na^{+}} à direita.
    Tudo confere com a estequiometria que será apresentada na resposta final.

Passo 6

Observações prática e conceitual rápida (para lembrar na prova):
  • A reação é típica de álcoois com metais alcalinos e é utilizada para preparar alcóxidos (no caso etóxido de sódio).
  • A reação libera \mathrm{H_{2}} gasoso; por isso é violenta com metais reativos e deve ser feita com cuidado em laboratório.
  • Em provas, se pedirem apenas “equacione”, o esperado é escrever a equação química balanceada mostrada abaixo.

Resposta

2\,\mathrm{C_{2}H_{5}OH} + 2\,\mathrm{Na} \longrightarrow 2\,\mathrm{C_{2}H_{5}ONa} + \mathrm{H_{2}}

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