Química volume 1



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Número de oxidação

O termo oxidação, que, como vimos, originalmente designava processos com participação do oxigênio do ar, acabou sendo aplicado também a outros processos que envolvem a transferência de elétrons, como o que veremos a seguir. É um exemplo de oxidação infelizmente bastante comum em grandes centros urbanos.

Muitas estruturas de ferro estão expostas à acidez da chuva. A chamada chuva ácida é rica em íons H1(aq). Que ação esses íons têm sobre o ferro metálico?

Analise a equação abaixo:


2 Fe(s) + 6 H+(aq)  2 Fe3+(aq) + 3 H2(g)

ferro metálico íons hidrogênio íons ferro (III) hidrogênio


A equação indica que o metal exposto à chuva ácida reage com os íons H+, resultando, no final do processo, na formação de íons Fe3+.

Ora, nesse caso, para que o ferro metálico – um sólido praticamente insolúvel em água – se transforme em íons ferro(III) aquoso, Fe3+(aq), é necessário que ele perca elétrons. Mas para onde vão esses elétrons? Eles são transferidos para os íons H+(aq), presentes na água da chuva.

Nesse processo não há participação do oxigênio, ao contrário do que ocorre na formação da ferrugem. Apesar disso, o ferro metálico perde elétrons e se transforma em Fe2+(aq) e, posteriormente, em Fe3+. Por extensão do conceito de oxidação, inicialmente usado apenas na perda de elétrons diante do oxigênio, dizemos que o ferro, Fe(s), oxidou-se a Fe3+(aq) e, em consequência, o hidrogênio, na forma de íons H+(aq), reduziu-se a H2(g).

Tanto nessa oxidação do ferro quanto na do magnésio – que você viu anteriormente –, houve o surgimento de íons (respectivamente, Fe3+ e Mg2+). A carga desses íons, 13 e 12, é chamada de número de oxidação (Nox). Note que, nessas reações, também aparecem substâncias simples, espécies sem carga elétrica. No caso das substâncias metálicas (como Mg e Fe), cujas unidades constituintes são átomos (portanto, de carga elétrica 0), o número de oxidação é zero.

Nas substâncias simples moleculares (como O2, H2), os átomos que constituem as moléculas são do mesmo elemento e têm, portanto, idêntica eletronegatividade (não há formação de cargas elétricas, íons), o que explica atribuir-se a eles o Nox = 0. O mesmo raciocínio pode ser aplicado para as substâncias simples constituídas de metais, como Fe(s), Mg(s), Aℓ(s), Ni(s), Cu(s), que apresentam Nox = 0.

Com o passar do tempo, não só a noção de oxidação se ampliou: também o conceito de número de oxidação ganhou novos contornos e, no caso de processos que envolvem apenas substâncias moleculares, afastou-se da ideia de carga elétrica.

Vamos agora analisar a equação da combustão do metano (CH4), gás combustível que pode ser obtido do lixo orgânico:
CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g)

metano oxigênio dióxido de água

carbono
Embora não haja íons participando dessa reação, toda reação de combustão é uma reação de oxirredução. Para as substâncias compostas moleculares, ou seja, constituídas por átomos de elementos químicos diferentes unidos por ligação covalente, o número de oxidação é teórico e calculado como a carga que o átomo iria adquirir se todas as ligações covalentes fossem “quebradas” e o(s) par(es) de elétrons compartilhado(s) ficasse(m) com o átomo mais eletronegativo. Retome a tabela de eletronegatividade da página 133 e veja a seguir como podemos encontrar o Nox dos elementos do CH4, do H2O e do CO2.


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