Oxidação e redução são processos químicos fundamentais que envolvem a transferência de elétrons entre substâncias. Esses processos ocorrem simultaneamente em uma reação chamada de “reação redox” (redução-oxidação).
Oxidação
A oxidação é um processo químico no qual uma substância perde elétrons. Esse processo resulta em um aumento no número de oxidação do elemento que está sendo oxidado.
Definição de Oxidação
Tradicionalmente, oxidação era definida como a reação de uma substância com oxigênio, como quando o ferro enferruja. No entanto, a definição moderna de oxidação é mais geral e não requer a presença de oxigênio. A oxidação é agora definida como qualquer processo em que uma substância perde elétrons.
Número de Oxidação
O número de oxidação de um átomo é um valor que representa a carga efetiva que um átomo teria se todos os seus ligantes (átomos aos quais ele está ligado) fossem removidos, juntamente com os elétrons que são compartilhados com esses ligantes. Quando um átomo perde elétrons, seu número de oxidação aumenta, indicando que ele foi oxidado.
Exemplo de Oxidação
Um exemplo simples de oxidação é a reação do sódio (Na) com cloro (Cl) para formar cloreto de sódio (NaCl):
Na→Na+ e-
Nesse exemplo, o sódio (Na) perde um elétron para formar o íon sódio (). O sódio foi oxidado porque perdeu um elétron e seu número de oxidação aumentou de 0 (no estado elemental) para +1.
Oxidação e Reação Redox
A oxidação não ocorre isoladamente; ela sempre acontece junto com a redução em uma reação redox. Na reação acima, enquanto o sódio é oxidado, o cloro (Cl) é reduzido (ganha elétrons).
Importância da Oxidação
A oxidação é um processo fundamental em muitos aspectos da vida diária e da indústria:
- Combustão: A queima de combustíveis é um processo de oxidação, onde o combustível (como o carbono no carvão ou nos hidrocarbonetos) reage com oxigênio para liberar energia.
- Corrosão: A ferrugem é um exemplo de oxidação do ferro.
- Metabolismo: Nos organismos vivos, a oxidação de nutrientes (como a glicose) em processos como a respiração celular libera energia necessária para a vida.
Redução
A redução é o processo químico no qual uma substância ganha elétrons. Esse processo resulta em uma diminuição no número de oxidação do elemento que está sendo reduzido.
Definição de Redução
Tradicionalmente, a redução era vista como a remoção de oxigênio de uma substância, como quando o óxido de ferro é convertido em ferro metálico. Contudo, a definição moderna de redução é mais ampla e refere-se à adição de elétrons a um átomo, íon ou molécula.
Número de Oxidação
O número de oxidação de um átomo representa a carga efetiva que um átomo teria se todos os seus ligantes (átomos ou grupos aos quais ele está ligado) fossem removidos junto com os elétrons compartilhados. Quando um átomo ganha elétrons, seu número de oxidação diminui, indicando que ele foi reduzido.
Exemplo de Redução
Um exemplo clássico de redução é a reação do íon cobre (Cu²⁺) com dois elétrons para formar cobre metálico (Cu):
Cu2+ + 2e−→Cu
Neste exemplo, o íon cobre (Cu2+) ganha dois elétrons (e−) e é reduzido a cobre metálico. O número de oxidação do cobre diminui de +2 para 0.
Redução e Reação Redox
Assim como a oxidação, a redução não ocorre isoladamente; ela sempre ocorre junto com a oxidação em uma reação redox. Enquanto uma substância ganha elétrons (é reduzida), outra perde elétrons (é oxidada).
Importância da Redução
A redução é um processo crucial em várias áreas da química e da vida cotidiana:
- Metalurgia: A extração de metais de seus minérios geralmente envolve processos de redução. Por exemplo, o ferro é extraído do seu minério de óxido de ferro por meio de uma reação de redução.
- Respiração celular: No corpo humano, a redução é parte do processo de respiração celular, onde moléculas de oxigênio aceitam elétrons no final da cadeia de transporte de elétrons para formar água.
- Fotossíntese: Durante a fotossíntese, o dióxido de carbono é reduzido para formar glicose, um processo que armazena energia química.
Reação Redox
Em uma reação redox, a oxidação e a redução ocorrem simultaneamente. Uma substância (agente redutor) doa elétrons e é oxidada, enquanto outra substância (agente oxidante) aceita elétrons e é reduzida. Um exemplo clássico de reação redox é a reação entre zinco metálico e íons de cobre:
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Neste exemplo:
- O zinco (Zn) é oxidado, pois perde dois elétrons para formar íons Zn2+.
- O íon cobre (Cu2+) é reduzido, pois ganha esses dois elétrons para formar cobre metálico (Cu).
Agentes Oxidante e Redutor
- Agente oxidante: é a substância que causa a oxidação de outra substância, ou seja, ela própria é reduzida.
- Agente redutor: é a substância que causa a redução de outra substância, ou seja, ela própria é oxidada.
Exemplo Cotidiano
A oxidação e a redução ocorrem em muitos processos cotidianos. Um exemplo é a ferrugem, onde o ferro (Fe) oxida na presença de oxigênio (O2) e água (H2O) para formar óxido de ferro (Fe2O3), conhecido como ferrugem.
Compreender essas reações é fundamental em química, pois elas estão envolvidas em processos biológicos, industriais, energéticos e muitos outros.