Conceituar o estado de oxidação

1 – OBJETIVO:

Conceituar estado de oxidação;

Reconhecer a presença dos cátions Fe (III) e Cu (II) numa amostra através de reações químicas;

Entender o modo de operação da análise química qualitativa.

2 – INTRODUÇÃO

A reação química é o processo de mudança química, a conversão de uma ou mais substâncias em outras substâncias. Os materiais iniciais são chamados de reagentes. As substâncias formadas são chamadas de produtos.

Entretanto usa-se as fórmulas químicas das espécies para apresentar informação quantitativa importante sobre a reação concisamente e sem ambiguidade. A equação pode representar um resumo quantitativo e qualitativo porque mostra o que é elementar na equação em termos de fórmulas químicas.

Como os átomos não são criados nem destruídos, os químicos multiplicam as fórmulas por fatores para mostrar o mesmo número de átomos de cada elemento em cada lado da flecha; e a expressão é dita então balanceada e é chamada de equação química (Atkins, 2011, p.100).

Reações químicas que envolvem íons são denominadas reações iônicas. A reação iônica pode ser representada através de uma reação de precipitação que ocorre quando duas soluções de eletrólitos fortes são misturadas e reagem para formar um sólido insolúvel (Atkins, 2011, p. 100).

Reações químicas que envolvem transferência de elétrons são denominadas reações de óxido-redução (redox). Nestas reações, os elétrons são transferidos de uma espécie química para outra.

A carga do elétron é negativa. Assim, a espécie química que recebe os elétrons sofreram, consequentemente, uma diminuição em seu número de oxidação, processo denominado de redução.

Os químicos encontraram uma maneira de seguir o caminho dos elétrons atribuindo um número de oxidação para cada elemento. O número de oxidação é definido de modo que: oxidação corresponde a um aumento no número de oxidação; redução corresponde a uma diminuição no número de oxidação. Uma reação redox, portanto, é qualquer reação na qual ocorrem mudanças nos números de oxidação (Atkins, 2011, p.113).

O conceito estado de oxidação surgiu devido á necessidade de se descrever as transformações que ocorrem nas reações de oxidação – redução. É conveniente definirmos o número de oxidação de espécies monoatômicas como sendo o número atômico menos o número total de elétrons ou, simplesmente, como a carga do átomo. O estado de oxidação dos elementos puros, em quaisquer de suas formas, é definido como sendo igual a zero (Mahan, 2008, p.168).

Os elétrons não podem ser perdidos; nem podem ser criados. Portanto, todos os elétrons perdidos pela espécie que está sendo oxidada devem ser transferidos para a espécie que esta sendo reduzida. Os elétrons têm carga; portanto, a carga total dos reagentes deve ser a mesma que a carga total dos produtos. Esta exigência significa que, quando balanceamos a equação iônica para uma reação redox, temos que balancear as cargas, bem como os átomos (Atkins, 2011, p.115).

A análise qualitativa de compostos estabelece a identidade química das espécies encontradas na amostra. A partir do processo de análise qualitativa, pode-se dar a caracterização do analítico de modo a classificá-lo em características próprias mediante a comprovação de determinada reação química, fundamentada em evidências concretas, já conhecidas dentro dos processos analíticos.

A caracterização de cátions é feita através dos princípios de reatividade, objetivando sua reação com determinados reagentes e determinando o comportamento de tal cátion em determinada situação.

O ferro (Fe) é um elemento químico metálico pertencente à classe dos metais de transição, de cor branco-pranteada, dúctil e maleável. Na natureza é encontrado na composição de sulfuretos e óxidos, o ferro, o mais usado dos metais de transição, é o elemento químico mais abundante na Terra e o segundo mais abundante na crosta terrestre. É bastante reativo e se corrói quando exposto ao ar úmido. Reage com ácidos que têm ânions não - oxidantes, envolvendo o hidrogênio e formação de sais de ferro II. A cor desses sais varia de amarelo-pálido a verde-marrom escuro.

O cobre (Cu) é um elemento químico metálico pertencente à classe dos metais de transição, sendo o metal de melhor condutividade elétrica. Pode ser encontrado na natureza tanto no estado puro como em composição de minerais sulfurados e oxidados. O cobre entra em um processo lento de oxidação quando em contato com o ar, formando o óxido de cobre (Cu2O), de modo que a coloração forte avermelhada é a do óxido e não do metal em seu estado natural.

O cobre é pouco reativo o suficiente para ser encontrado na forma nativa. O cobre corrói-se na presença da umidade do ar, oxigênio e dióxido de carbono formando o carbonato de cobre básico e é responsável pela pátina verde dos objetos de bronze e de cobre. Como todos os metais de cunhagem o cobre forma compostos com número de oxidação +1. Entretanto, em água, os sais de cobre (I) desproporcionam-se no metal cobre e íons de cobre II.

A reatividade (espontânea) de certo metal com ácido é determinada pela posição do metal na fila de reatividade dos metais, considerando a eletronegatividade e/ou eletropositividade de cada átomo. Também se deve levar em conta fatores como temperatura, superfície de contato e concentração do ácido na ocorrência das reações.

3 – MATERIAIS E REAGENTES:

10 tubos de ensaio;

02 pipetas graduadas de 10 mL;

01 pinça de madeira;

02 estantes para tubos de ensaio;

02 béqueres de 50 mL;

02 bastões de vidro;

Cloreto de ferro (II) (sal obtido no experimento anterior);

Nitrato de cobre (II) (sal obtido no experimento anterior);

Ácido clorídrico concentrado;

Ácido nítrico concentrado;

Bico de Bunsen ou chapa de aquecimento;

Tela de amianto;

Funil de vidro;

Suporte para funil;

02 papéis