No cotidiano existem muitas reações de oxidorredução, ou seja, reações em que uma espécie química oxida (perde elétrons) e outra se reduz (ganha elétrons) simultaneamente. Por exemplo, a reação de fotossíntese realizada pelas plantas ocorre quando as moléculas de clorofila absorvem a energia solar, que é usada para transformar gás carbônico e água em glicose e gás oxigênio:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Essa é uma reação de oxidorredução porque há transferência de elétrons. Mas como vamos saber se determinada reação é de oxidorredução? E como saber que espécies ganharam (reduziram) e perderam elétrons (oxidaram)?
As respostas para essas questões estão no conceito de Número de Oxidação, mais conhecido como NOX. O NOXé a carga elétrica que um átomo de um elemento adquire quando participa de uma ligação. Se a ligação for iônica, será a sua carga real, mas se for uma ligação covalente (molecular), corresponderá ao caráter parcial que o elemento adquiriria se a ligação fosse rompida e o par de elétrons ficasse com o elemento mais eletronegativo.
A eletronegatividade é a tendência que um elemento tem de atrair elétrons, e o NOXestá intimamente ligado a esse conceito.
Por exemplo, a ligação que forma o sal de cozinha (cloreto de sódio - NaCl) é iônica, ou seja, há transferência de elétrons de um átomo para outro. No caso, o sódio (Na) perde um elétron para o cloro, assim se formam dois íons, Na+ e Cl-. Visto que essa ligação é iônica, o NOXdesses elementos é a sua própria carga, isto é, o NOXdo Na é +1 e o NOXdo Clé -1.
Agora considere o caso de uma ligação covalente. Uma molécula de água (H2O) é formada pelo compartilhamento de elétrons entre cada átomo de hidrogênio e o oxigênio, conforme mostrado abaixo. Se essas ligações fossem rompidas, o oxigênio, que é o elemento mais eletronegativo, ficaria com mais dois elétrons, obtendo NOXigual a -2 (porque os elétrons são negativos). Visto que cada hidrogênio perdeu um elétron, o NOXde cada um deles seria +1.
NOXde elementos em uma molécula de água
Assim, se determinarmos o NOXde cada elemento nas reações e observarmos que houve alguma alteração neles, ou seja, que aumentaram ou diminuíram, isso mostrará que a reação é de oxirredução e saberemos quem reduziu e quem oxidou. Se o NOXaumentar, o elemento sofreu oxidação, mas se diminuir, significa que o elemento sofreu redução.
Existem alguns NOXque são fixos, mas o da maioria dos elementos muda de acordo com o tipo de ligação realizado na molécula ou fórmula unitária. Veja alguns exemplos que praticamente permanecem inalterados:
H → o hidrogênio, em quase todos os casos, encontra-se com o NOXigual a +1. Ele só terá o NOX-1 se estiver ligado a metais, que são menos eletronegativos que ele;
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Metais alcalinos (elementos da família 1: Li, Na, K, Rb, Cs) → sempre que estiverem em substâncias compostas, eles terão o NOX+1;
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Metais alcalinoterrosos (elementos da família 2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba) → sempre que estiverem em substâncias compostas, eles terão o NOX+2;
Halogênios (elementos da família 17 (ou 7 A): F, Cl, Br, I) → sempre que o halogênio for o elemento mais eletronegativo, que é na maioria dos casos, ele terá o NOX-1.
Agora veja algumas regras para a determinação do NOX:
Substâncias simples: o NOXsempre é zero;
Íons monoatômicos (formados por um único tipo de átomo): o NOXé igual à própria carga do íon;
Íons compostos: A soma dos NOXdos elementos que compõem o íon é sempre igual à sua carga;
Substâncias compostas: A soma dos NOXdos elementos que compõem a substância é sempre zero.
Agora, vamos usar essas regras para determinar o NOXdos elementos nos exemplos abaixo:
Na1+: NOX= +1 (íon monoatômico)
N2: NOX= 0 (substância simples)
O2: NOX= 0 (substância simples)
Fe: NOX= 0 (substância simples)
O2-: NOX= -2 (íon monoatômico)
F1-: NOX= -1 (íon monoatômico)
HF: NOXH = +1; NOXF = -1 (veja que a soma de seus NOXé zero (+1 -1 = 0)
NH41+: NOX H = +1
Para descobrir o NOXdo nitrogênio nesse íon composto (NH41+), temos que levar em consideração que a soma de seus NOXé igual à carga do íon completo, assim, fazemos o seguinte cálculo:
Cálculo do NOXdo nitrogênio no íon amônio
Observe que é necessário multiplicar cada índice pelo NOXdo elemento. Assim, descobrimos que o NOXdo N é igual a -3 nesse íon.
CH4:
Seguindo o mesmo raciocínio do item anterior, porém com a diferença de que agora é uma substância composta e que, portanto, a soma dos NOXserá igual a zero, temos:
Cálculo do NOXdo carbono em uma molécula de metano
NOXC = -4, Nox H = +1.
CaCO3:
O NOXdo Ca é +2, porque ele é um metal alcalinoterroso, já o do oxigênio é -2, assim, temos que descobrir o do carbono:
Cálculo do NOXdo carbono em uma molécula de carbonato de cálcio
Agora que já sabemos calcular o NOX, vamos descobrir qual elemento reduziu e qual oxidou na reação de fotossíntese:
+4 -2 +1-2 +4 -1 -2 0
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
O NOXdo oxigênio passou de -2 para zero, seu NOXaumentou, o que significa que ele perdeu dois elétrons, ou seja, ele oxidou. O NOXdo hidrogênio diminuiu de +1 para -1, o que nos mostra que foi ele quem reduziu, ganhando os dois elétrons que o oxigênio perdeu.
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
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