SOMOS FÍSICOS: Reações Redox No Cotidiano (Química)

Aula de química-2º ano do Ensino Médio

Reações Redox

Alguns exemplos de reações de oxirredução no cotidiano são as que ocorrem na fotossíntese, nas pilhas, na formação da ferrugem, na revelação fotográfica, entre outros.

Aqui temos dois exemplos de reações de oxirredução: tanto a de formação da ferrugem quanto a de funcionamento da bateria automotiva.

As reações de oxirredução são aquelas que ocorrem com troca de elétrons entre as espécies químicas envolvidas. Quando um átomo perde elétrons, dizemos que ele sofreu uma oxidação, ficando com o Nox (número de oxidação) maior. Por outro lado, o átomo da outra substância que ganhou esses elétrons sofre uma redução, ficando com o Nox menor.

Visto que a oxidação e a redução ocorrem simultaneamente, surgiu a denominação “oxirredução” ou “oxidorredução”. Essas reações são muito importantes porque muitas delas estão envolvidas em processos essenciais para a manutenção da vida, desenvolvimento tecnológico e fabricação de produtos que auxiliam o nosso bem-estar.

Falaremos agora de algumas das principais reações de oxirredução no cotidiano:

* Fotossíntese: realizada pelas plantas, algas e algumas espécies de bactérias, na fotossíntese, a água e o gás carbônico (dióxido de carbono – CO₂) reagem na presença de luz para a produção de moléculas orgânicas (estruturas que contêm o carbono como elemento principal). Um exemplo de molécula orgânica produzida é a glicose (C₆H₁₂O₆):

_{+4 -2 +1 -2 0 +1 -2 0} 6 CO_2(g)+ 6H₂O_(l) + luz solar C₆H₁₂O_6(aq)+ 6O_2(g)

Veja que o carbono sofreu redução, pois seu Nox passou de +4 para zero, enquanto o oxigênio sofreu oxidação, pois seu Nox passou de -2 para zero.

A fotossíntese realizada pelas plantas é um exemplo de reação de oxirredução

* Metabolismo da glicose: Trata-se, basicamente, do processo inverso da fotossíntese, pois a glicose que ingerimos reage com o oxigênio para formar gás carbônico e água. O carbono sofre oxidação e o oxigênio sofre redução:

_{0 +1 -2 0}_{+4 -2 +1 -2}
C₆H₁₂O_6(aq)+ 6O_2(g)⇒ 6 CO_2(g)+ 6H₂O_(l)

* Produção do ferro: O principal método de obtenção do ferro é a partir da hematita (óxido de ferro – Fe₂O₃), que reage em altos-fornos com o monóxido de carbono e origina óxido de ferro II (FeO) e dióxido de carbono

3 Fe₂O₃ + CO → 2 Fe₂O₄+ CO₂

Fe₂O₄+ CO → 3 FeO + CO₂

O óxido de ferro II formado reage com o monóxido de carbono, originando ferro metálico (Fe⁰) e dióxido de carbono. Veja que o ferro sofreu redução e o carbono, oxidação:

_{+2 -2 +2 -2 0 +4 -2}FeO + CO → Fe + CO₂

Na produção do ferro em siderúrgicas, ele sai do alto-forno em elevadas temperaturas e na forma de um líquido bem denso, que é levado para ser moldado

* Formação da ferrugem: ocorre por meio de várias reações complexas de oxirredução. Basicamente, tudo começa com a oxidação do ferro metálico quando exposto ao ar úmido (oxigênio (O₂) e água (H₂O)).

Fe_(s) → Fe²⁺ + 2e^-

Podem ocorrer então vários processos de redução, mas o mais significativo é o da água:

2H₂O + 2e^– → H₂ + 2OH^–

Em meio neutro, a oxidação do ferro resulta na formação do hidróxido de ferro II (Fe (OH)₂):

Ânodo: 2 Fe _(s)→ 2Fe²⁺ + 4e^-

Cátodo: O₂+ 2 H₂O + 4e^- → 4 OH^-___________

Reação global: 2 Fe + O₂+ 2 H₂O → 2 Fe (OH)₂

Na presença de oxigênio, esse composto é oxidado a hidróxido de ferro III (Fe(OH)₃), que depois perde água e transforma-se no óxido de ferro (III) mono-hidratado (Fe₂O₃. H₂O), que é um composto que possui coloração castanho-avermelhada, isto é, a ferrugem que conhecemos:

2Fe(OH)₂ + H₂O + 1/2O₂→ 2 Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃. H₂O + 2H₂O

A ferrugem é uma corrosão eletroquímica de estruturas que possuem ferro e ocorre por meio de uma série de reações de oxirredução

* Pilhas e baterias: trata-se de dispositivos que transformam energia química em energia elétrica de modo espontâneo.

Seu funcionamento baseia-se na transferência de elétrons de um metal que tem tendência de ceder elétrons para um que tem tendência de ganhar elétrons, ou seja, ocorrem reações de oxidorredução. Essa transferência é feita por meio de um fio condutor.

Um exemplo é a pilha seca de Leclanché, também chamada de pilha ácida ou pilha comum, que é formada basicamente por um envoltório de zinco separado das demais espécies químicas que compõem a pilha por meio de um papel poroso.

Esse zinco corresponde ao polo negativo da pilha ou ânodo, pois sofre oxidação, perdendo dois elétrons. O polo positivo (cátodo) é formado por uma barra de grafita, que está instalada no meio da pilha, envolvida por dióxido de manganês (MnO₂), carvão em pó (C) e uma pasta úmida com cloreto de amônio (NH₄Cl), cloreto de zinco (ZnCl₂) e água (H₂O). Os elétrons perdidos pelo zinco são conduzidos por essa barra de grafita até o manganês, ocorrendo a redução do dióxido de manganês (MnO₂) a trióxido de manganês (Mn₂O₃):

Ânodo: Zn _(s) → Zn²⁺ _(aq) + 2 e^- Cátodo: 2 MnO_2(aq) + 2 NH₄ ¹⁺ _(aq) + 2e^- → 1 Mn₂O₃ _(s) + 2NH_3(g) + 1 H₂O_(l) Reação global: Zn _(s) + 2 MnO_2(aq) + 2 NH₄ ¹⁺ _(aq) → Zn²⁺ _(aq)+ 1 Mn₂O₃ _(s) + 2NH_3(g)

* Antioxidantes: Os agentes redutores são as espécies químicas que possuem uma tendência muito grande de sofrer oxidação (perder elétrons), por isso, causam a redução de outra espécie. Assim, essas substâncias podem ser usadas para sofrer oxidação no lugar de outras, sendo chamadas de antioxidantes por essa razão.

Além do seu uso pela medicina e pela indústria farmacêutica, os antioxidantes são muito usados pela indústria alimentícia para conservação. A vitamina C (ácido ascórbico), por exemplo, é um poderoso agente oxidante, tanto que se adicionarmos um suco de laranja sobre uma maçã, esta não se oxida, o que aconteceria se a maçã estivesse sozinha exposta ao ar. Veja mais detalhes sobre isso no texto Atuação da vitamina C como agente redutor.

Maçã escurecida por causa de oxidação

* Revelação fotográfica: Nas antigas revelações fotográficas em preto e branco, costumava-se utilizar um filme que era constituído de uma lâmina plástica recoberta por cloreto de prata ou brometo de prata. O íons prata expostos à luz reagem com um agente redutor, como é o caso da hidroquinona que forma a prata metálica:

C₆H₄(OH)₂ + 2 Ag⁺ → C₆H₄O₂ + 2 Ag + 2H⁺

O negativo da foto era formado quando os íons prata (Ag⁺) não expostos à luz não reagiam com o agente redutor e eram retirados pela lavagem do filme com tiossulfato de sódio.

A revelação fotográfica é resultado da redução dos íons prata por alguma substância orgânica que atua como agente redutor

* Alvejantes: Os alvejantes mais usados são constituídos de cloro (Cl₂), hipocloritos (ClO^-) e peróxido de hidrogênio (H₂O₂). Todas essas substâncias atuam como agentes oxidantes. As cores são vistas por meio do movimento dos elétrons, que saltam entre as camadas de energia nos átomos. Assim, os alvejantes, por meio da oxidação, retiram esses elétrons, e a cor do tecido “desaparece”.