Reações de oxidação-redução

Este resumo segue a ordem das Aprendizagens Essenciais: reações de oxidação-redução e números de oxidação, a série eletroquímica, a corrosão e a proteção de estruturas metálicas. Sai sempre uma pergunta deste tema em exame, normalmente de escolha múltipla, e é um tema em que muito se aprende de cor.

1. Reações de oxidação-redução

Uma reação de oxidação-redução é uma reação em que há transferência de eletrões entre espécies químicas.

• Oxidação: processo em que uma espécie perde eletrões. O seu número de oxidação aumenta.
• Redução: processo em que uma espécie ganha eletrões. O seu número de oxidação diminui.

A espécie que se oxida chama-se redutor (é ela que faz reduzir a outra). A espécie que se reduz chama-se oxidante (é ela que faz oxidar a outra).

Cada reação tem duas semirreações, uma de oxidação e outra de redução. Por exemplo, em $\text{Fe}(s) + 2\,\text{H}^+(aq) \rightarrow \text{Fe}^{2+}(aq) + \text{H}_2(g)$:

• Semirreação de oxidação: $\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\,e^-$
• Semirreação de redução: $2\,\text{H}^+ + 2\,e^- \rightarrow \text{H}_2$

2. Número de oxidação

O número de oxidação indica o aumento ou a diminuição do número de eletrões de um átomo, quando se compara com o átomo isolado. Regras práticas:

1. Nas substâncias elementares, o número de oxidação é sempre zero.
2. Nos iões monoatómicos, o número de oxidação é igual à carga do ião.
3. O oxigénio costuma ser $-2$, exceto nos peróxidos, onde é $-1$.
4. O hidrogénio costuma ser $+1$, exceto nos hidretos, onde é $-1$.
5. Numa molécula neutra, a soma dos números de oxidação é zero.
6. Num ião poliatómico, a soma dos números de oxidação é igual à carga do ião.

3. Série eletroquímica

Os metais (e o hidrogénio) podem ser ordenados pelo seu poder redutor. Do mais redutor para o menos redutor:

O poder redutor aumenta para cima, e o poder oxidante dos respetivos catiões aumenta para baixo. Por isso, quanto maior for o poder redutor de um metal, menor é o poder oxidante do seu catião.

Por exemplo, o zinco reage com o $\text{Cu}^{2+}$ (está acima do cobre), mas o cobre não reage com o $\text{Zn}^{2+}$. Os metais acima do hidrogénio reagem com os ácidos, e os que estão abaixo, como o cobre, não.

4. Corrosão e proteção de estruturas metálicas

A corrosão é uma reação de oxidação-redução em que o metal se comporta como redutor, e por isso é oxidado. É o que acontece com o ferro, que forma ferrugem.

Para proteger estruturas metálicas (pontes, navios, caminhos de ferro) pode-se:

• revesti-las com tinta ou com outro metal, como o zinco;
• ligá-las a um metal mais redutor do que o ferro, como o zinco ou o magnésio, que se oxida no lugar do ferro (um ânodo de sacrifício).

Praticar com exames

Os exercícios de exame deste tema têm a resolução passo a passo. Costuma sair uma pergunta de escolha múltipla por exame: começa pelas séries eletroquímicas e pelas definições.