CENTRO DE ESTUDOS E SADE LOPES

CAROLINNY ALVES BRITOMICAELY MOURA TOBIAS DA SILVATATIANA FERNANDES DOS SANTOS

CAROLINNY ALVES BRITOMICAELY MOURA TOBIAS DA SILVATATIANA FERNANDES DOS SANTOS

Relatrio tcnico cientfico como requisito parcial para obteno de aprovao na disciplina de Fsico qumico (oxireduo) , no curso de Tcnico em Qumica, na Escola Centro de Estudos e Sade Lopes.Prof. Giane Farias

ResumoQuando falamos sobre reaes de oxirreduo, estamos considerando uma classe muito importante de reaes qumicas com aplicaes em diversas reas. Essas reaes envolvem transferncias de eltrons entre espcies qumicas. As espcies que perdem eltrons sofrem reaes de oxidao enquanto que as espcies que ganham eltrons sofrem reaes de reduo. Nestes processos as reaes de oxidao e reduo ocorrem simultaneamente e por isso so chamadas de oxirreduo. Um reao de oxidao ocorre quando colocamos sulfato de cobre para reagir com uma esponja de ao o resultado claro a esponja contem ferro e transformada em cobre pela ao de oxi-reduo, entretanto, a rapidez da oxidao varia de acordo com a concentrao do reagente e essa propriedade estudada e descrita pela cinemtica qumica.

Sumario

1 INTRODUO52 DESENVOLVIMENTO72.1 OBJETIVO GERAL82.2 OBJETIVO ESPECFICO92.3 METODOLOGIA112.4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS12MATERIAIS:133 CONCLUSES E RECOMENDAES144 Apndices A e B ............................................................................................ 164.1Anexos............................................................................................................185 Referencias .......................................................................................................19

IntroduoAs reaes qumicas tm permitido humanidade resolverem muitas das questes que a desafiam. No entanto, para que isso fosse possvel, foi necessrio aprender como alterar a velocidade das reaes seja acelerando as excessivamente lentas ou retardando as muito rpidas. O conhecimento e o estudo da velocidade das reaes qumicas, alm de ser muito importante para a indstria, tambm est relacionado ao nosso cotidiano. Por exemplo, quando guardamos alimentos na geladeira para retardar as reaes que levam s suas decomposies ou usamos uma panela de presso para aumentar a velocidade de cozimento dos alimentos. Uma reao qumica um rearranjo de tomos provocado pelas colises (choques) entre as partculas dos reagentes. Para que ocorra uma reao qumica duas condies so necessrias: haver afinidade entre as substncias; haver colises entre as molculas dos reagentes que levam a quebra de suas ligaes para formao de novas ligaes (rearranjo dos tomos dos reagentes para formao dos produtos).Alguns fatores alteram a freqncia de coliso entre os reagentes de uma reao qumica, aumentando ou diminuindo a velocidade com que ela ocorre. Tais fatores podem ser: temperatura presso concentrao de reagentes superfcie de contato catalisador ou inibidor Assim, algumas reaes so extremamente rpidas como a reao de combusto instantnea entre os gases hidrognio, na propulso dos nibus espaciais enquanto que outras extremamente lentas como fermentao do suco de uva na produo de vinho, podendo demorar meses para ocorrer. Mas no caso dos nossos experimentos, outro fator interferiu nos nossos experimentos, e foi a oxireduo.Oxidao uma palavra que significava originalmente combinao com o oxignio gasoso; mais tarde, o termo foi ampliado para alguma reao na qual uma substncia ou espcie perde eltrons.Reduo um ganho de eltrons. (O termo parece ter sua origem na terminologia metalrgica: a reduo de uma liga de metal). A reduo exatamente o oposto da oxidao.Quando uma substncia oxidada, o numero de oxidao de pelo menos um dos seus tomos aumenta (torna-se mais positivo), so perdidos eltrons. Do mesmo modo, quando uma substncia reduzida, o numero de oxidao de pelo menos um dos seus tomos diminui (torna-se mais negativo), pois eltrons so ganhos.Em alguma reao redox, a substncia que ganha eltrons chama de agente oxidante, e aquela que perde eltrons, agente redutor. Eltrons so sempre transferidos do agente redutor para o agente oxidante, portanto, uma oxidao vem sempre acompanhada de uma reduo. (Alguma coisa no pode perder eltrons a menos que alguma espcie qumica os ganhe). (RUSSEL, 1992).A atividade oxidante dos elementos qumicos aumenta com o aumento da eletronegatividade. Sendo, assim, para os halognios o flor o oxidante mais forte. Suas propriedades redutoras apresentam-se muito fracas, sendo o iodo, em comparao com os outros halognios, um redutor mais forte.Sendo assim sabe-se que oxidao e reduo ocorrem juntas na mesma reao qumica. Esse fenmeno recebe o nome de Reao redox ou xido-reduo. xido-reduo so reaes que transferem eltrons entre substncias fazendo com que o nmero de oxidao (nox) de uma substncia aumente enquanto o nox de outra substncia diminui. Esse processo no deve ser confundido com as ligaes inicas (onde h transferncia de eltrons de uma substncia a outra) e sim como um processo de oxidao de uma substncia e a reduo de outra. Podemos dizer ento que em uma reao a substncia que perde eltrons e sofre oxidao designado agente redutor enquanto a substncia que ganha eltrons e sofre reduo designada agente oxidante. As reaes de reduo-oxidao (tambm conhecido como reao redox) so as reaes de transferncia de eltrons. Esta transferncia se produz entre um conjunto de espcies qumicas, um oxidante e um redutor (uma forma reduzidae uma forma oxidada respectivamente).O oxidante aquela espcie qumica que tende a captar eltrons do meio, ficando com uma carga positiva menor que tinha.O redutor a espcie que tende a ceder esses eltrons, ficando com carga positiva maior que tinha. Em cada oxidao h uma perda de eltrons, o que equivale a dizer que um elemento aumentou seu nmero de oxidao. A Oxidao pode ocorrer em trs circunstncias: quando se adiciona oxignio substncia, quando uma substncia perde hidrognio ou quando a substncia perde eltrons A Reduo, por sua vez, o inverso e ocorre tambm de trs maneiras: quando uma substncia perde oxignio, quando ganha hidrognio ou quando ganha eltrons. Assim podendo percebe sua importncia no nosso dia a dia, pois esse tipo de reao usado, por exemplo, em bateria do celular, normalmente de nquel-cdmo. A reao redox que fornece energia para o aparelho funcionar.

DESENVOLVIMENTO

Reao qumica o fenmeno de transformao de substncias. Basicamente, so cinco distintas reaes: reao de decomposio, (ou anlise), reao desntese (ou adio), reao de deslocamento (ou simples-troca), reao de dupla-troca e reao de oxirreduo (redox). Para que umareao ocorra, necessrio que haja contato, orientao e energia.Afim de explicar o procedimento experimental realizado, antes fundamental compreender com clareza alguns conceitos como a corroso, um fenmeno qumico sofrido principalmente por metais, que pode ser classificado como sendo eletroqumico, qumico ou eletroltico. A corroso pode ser definida como sendo um processo de deteriorao de materiaisdevido a um processo qumico chamado oxirreduo, sendo mais ou menos influenciada de acordo com o meio fsico no qual ele ocorre.1) Corroso eletroqumica: um processo espontneo que ocorre quando o metal est em contato com um eletrlito, soluo que permite a passagem de eltrons por serem aquosas e conterem nelas ons dissociados, livres. Acontecem assim, simultaneamente, reaes andicas e catdicas. Esse processo mais freqenta na natureza e se realiza necessariamente em meio aquoso, formando geralmente uma pilha de corroso, como por exemplo, a ferrugem (Fe2O3). Ex:Reao andica (oxidao):Fe Fe2++ 2eReao catdica (reduo):2H2O + 2e H2+ 2OH

4Fe(OH)2+ 2H2O + O2 4Fe(OH)32Fe(OH)3 Fe2O3 + 2H2OE em reao com o Sulfeto de Cobre (II) Observou-se que houve indcios de reao qumica. A colorao inicial do CuSO4 era transparente (incolor) e a do ferro (l de ao) era cinza. Colocamos a l de ao no fundo do tubo de ensaio com a ajuda de um basto de vidro e adicionamos 1 ml do sulfato de cobre. Observou-se que o sulfato de cobre ao reagir com o ferro oxidou-o, tornando o produto com cor de ferrugem. A reao que ocorreu foi de simples troca ou deslocamento e reao de oxidao do ferro. A oxidao ocorreu porque ao entrar em contato com o oxignio do sulfato de cobre o ferro perdeu eltrons (oxidou-se), resultando no produto conhecido como ferrugem. A equao qumica da reao a detalhada a seguir: 3CuSO4 (aq) + 2Fe (s) => 3Cu+ Fe2(SO4)3

Objetivo geralQuando falamos de reao de oxirreduo, estamos considerando uma classe muito importante de reaes qumicas com aplicaes em diversas reas. Podemos encontar exemplos de reaes de oxirreduo na metalrgica(reaes de corroso e eletrodeposio), na bioqumica(processo de degradao de nutrientes para a obteno de energia) na aplicao de pilhas, baterias e outras fontes de energia, em reaes de combusto, escurecimento de alguns alimentos e muitos outros exemplos de nosso cotidiano.Em termos gerais, essas reaes de oxirredues envolvem a transferncia de eltrons em espcies qumicas onde a perda denominada oxidao e o ganho de eltrons denominado reduo; os fenmenos de oxidao e reduo ocorrem ao mesmo tempo, isto , enquanto uma espcie se oxida, outra se reduz. Esse foi o tema do experimento, mas ao analisarmos outros fatores que influenciaram na velocidade da reao de oxidao foi possivel identificar a ao do reagente, e a concentrao desse influem na rapidez ou no da reao de oxirreduo, e esse fator, concentrao dos reagentes estudado pela cinemtica qumica.

Objetivo especficoNo sentido qumico original, uma oxidao se referia a uma reao com o oxignio, onde ele incorporado espcie qumica. Um exemplo desse conceito que foi observado empiricamente so os processos de corroso, onde a oxidao de um metal, como o ferro, produz o seu xido. Por outro lado uma reduo originalmente era considerada uma reao de extrao de um metal a partir do seu xido pela reao com hidrognio, carvo ou monxido de carbono.Atualmente o conceito de reao de oxirreduo muito mais abrangente e e no esta relacionada com a presena de oxignio na rea, mas sim com a transferncia de eltrons que ocorre entre as espcies envolvidas.Como j dito anteriormente, uma reao de oxirreduo constituda de uma reao de oxidao e de uma reao de reduo que ocorrem simultaneamente. Dessa forma, em uma reao de oxidao, ocorre a perda de eltrons pela espcie reagente produzindo uma espcie qumica oxidada, enquanto que uma reao de reduo ocorre o ganho de eltrons pela espcie reagente produzindo uma espcie qumica reduzida. Em ons monoatmicos pode ser fcil definir se a reao ocorre com ganho ou perda de eltrons com base na mudana da sua carga, porm, para compostos poliatmicos essa anlise pode no ser to simples. Para isso foi convencionado a utilizao do que se chama NUMERO DE OXIDAO (NOX). A variao do nmero de oxidao auxilia na determinao da transferncia de eltrons entre as espcies de uma reao. No se deve confundir, porm, com outro termo que muito comum chamado de ESTADO DE OXIDAO.O Nmero de oxidao (nox) se refere a um nmero fixado de acordo com determinadas regras convencionadas (que sero citadas a seguir). O Estado de oxidao a condio real de uma espcie com um dado nmero de oxidao.Com exceo dos ons monoatmicos, o numero de oxidao no reflete uma condio qumica real, pois supe que os tomos em uma molcula poliatmica so ons, entretanto, este um conceito muito til na determinao da transferncia de eltrons entre espcies. As regras para determinao do nmero de oxidao de uma espcie so:1 Cada tomo em um elemento no combinado ou substncia simples apresenta nmero de oxidao zero. Ex. Fe(s), I2, S8, Cu(s) nox = 02 Para ons monoatmicos o nmero de oxidao igual carga do on. Ex: Na+ nox= +1, Fe3+ nox= +3, Mg2+ nox = +23 O flor apresenta sempre nmero de oxidao -1 em compostos com todos os outros elementos.4 Cl, Br e I sempre tem nmero de oxidao -1 em compostos, exceto quando combinados com oxignio ou flor.5 O nmero de oxidao do hidrognio +1 e do oxignio -2 na maioria dos seus compostos.Exceto: Hidretos numero de oxidao do hidrognio = -1, ex: CaH2Perxidos nmero de oxidao do oxignio = -1, ex: H2O26 A soma algbrica dos nmeros de oxidao em um composto neutro deve ser zero.7 A soma algbrica dos nmeros de oxidao em um on poliatmico deve ser sempre igual a carga do on.O agente de reduo oxidado e o agente de oxidao reduzido.A partir da Lei da conservao de massa sabe-se que a quantidade de cada elemento presente no incio da reao deve estar presente no final. J a Lei da Conservao da carga define que os eltrons no so perdidos em uma reao qumica.As etapas de oxidao e de reduo se complementam, exemplo, na reao magnsio oxidado, enquanto oxignio reduzido. Portanto, magnsio age como agente redutor enquanto O2 atua como agente oxidante. Esta reao pode ento ser escrita em termos de duas semi-reaes, mas importante lembrar que nenhuma delas ocorre isoladamenteDeve-se lembrar tambm que o termo Redox, uma abreviao de reduo-oxidao,e frequentemente aplicado na descrio de varias situaes.A concentrao do reagente influem na velocidade em que essa reao de oxidao acontece,pois, a cinemtica qumica define que a concentrao dos reagentes aumenta a probabilidade de acontecer o choque entre as molculas podendo formar o complexo ativado dependendo da geometria favorvel e energia de ativao.

MetodologiaFoi proposto um experimento dinmica sobre oxirreduo, relacionando o contedo terico com fatos do cotidiano, como por exemplo:as saladas de frutas tendem a escurecer quando entram em contato com o ar, isso porque o oxignio age promovendo a oxidao das frutas. Uma dica para que isso no ocorra adicionar suco de limo ou laranja, pois a vitamina C presente nas frutas ctricas impede a ao oxidante do oxignio sobre a salada. Oxirredues so reaes que transferem eltrons entre substncias fazendo com que o nmero de oxidao (nox) de uma substncia aumente enquanto o nox de outra substncia diminui. Podemos dizer ento que em uma reao a substncia que perde eltrons e sofre oxidao designado agente redutor enquanto a substncia que ganha eltrons e sofre reduo designada agente oxidante. Um exemplo simples presente no cotidiano a ferrugem nas grades de janelas e portes, pois a ferrugem um dos resultados de uma reao redox, na qual o ferro se oxida e forma o xido de ferro (ferrugem), e o oxignio do ar reduzido. No laboratorio o nosso grupo recebeu para a pratica: Material: 1 Pipeta volumtrica; 1,11 ml de soluo de sulfato de cobre (II) penta-hidratado a 1 mol/L; 3 bales de fundo volumtrico; 3 bqueres de 200 mL; 3 pedaos de palha de ao com 7x5cm de largura; 450 ml gua de torneira em temperatura Normal. Aps cinco minutos foi observado o processo de oxirreduo da palha da ao em diferentes niveis comparando com a concentrao do soluto.

Procedimentos experimentais 1 Pipeta volumtrica. 1,11 ml de soluo de sulfato de cobre (II) penta-hidratado a 1 mol/L; 3 bales de fundo volumtrico. 3 bqueres de 200 mL; 3 pedaos de palha de ao com 7x5 de largura. 450 ml gua de torneira em temperatura Normal;Procedimento Experimental:Preparao do Soluto :Enumere os trs bales de fundos volumtricos;No balo 1, coloque 1 mL da soluo de sulfato de cobre (II) a 1 mol/L; Observar-se a forte reflexo da cor azul no aspecto do soluto. Ento, realizamos uma diluio transferindo 150 mL de agu em temperatura ambiente.Fizemos a mesmo procedimento nos outros dois bales. Alterando apenas a quantidade ml/mol de sulfato de cobre (II).No segundo balo de fundo volumtrico colocasse 0,1ml/mol do soluto de sulfato de cobre (II). E acrescente 150 ml de gua em temperatura ambiente.E No terceiro balo de fundo volumtrico colocasse 0,01ml/mol do soluto de sulfato de cobre (II). E acrescente 150 ml de gua em temperatura ambiente. Ao Colocarmos os trs bales um ao lado do outro e comparemos, percebemos que o soluto que o balo que contem a concentrao de 1ml/mol do soluto de sulfato de cobre (II) esta refletindo uma colorao de azul mais intensa comparada a do terceiro balo mais concentrada e qual a mais diluda;

1 Experimento:Em um bquer coloca-se um pedao de palha de ao de em torno de 7 cm de comprimento e 5 cm de largura e adicionou-se 10 ml do soluto feita no balo de fundo volumtrico de concentrao de 1 ml de sulfato de cobre(II) com uma Pipeta volumtrica. Agitou-se o sistema (misturou-se os reagentes). A colorao inicial do primeiro reagente era azul e a colorao inicial do segundo reagente era cinza seguindo para o alaranjado. Formou-se em 18segundos o inicio da oxidao e em 57segundos j havia ao todo oxidado. E a palha de ao criou um aspecto esfacelado e alaranjado.CuSO4 + Fe2(SO4)3 Cu(SO4)3 + Fe2SO42 Experimento :Em um bquer coloca-se um pedao de palha de ao de em torno de 7 cm de comprimento e 5 cm de largura e adicionou-se 10 ml do soluto feita no balo de fundo volumtrico de concentrao de 0,1 ml de sulfato de cobre(II) com uma Pipeta volumtrica. Agitou-se o sistema (misturaram-se os reagentes). A colorao inicial do primeiro reagente era de uma reflexo azul mdia e a colorao inicial do segundo reagente era cinza seguindo para o alaranjado. Formou-se em 24segundos o inicio da oxidao e em 5 minutos j havia ao todo oxidado. E a palha de ao criou um aspecto esfacelado e alaranjado.3 Experimento:Em um bquer coloca-se um pedao de palha de ao de em torno de 7 cm de comprimento e 5 cm de largura e adicionou-se 10 ml do soluto feita no balo de fundo volumtrico de concentrao de 0,01 ml de sulfato de cobre(II) com uma Pipeta volumtrica. Agitou-se o sistema (misturaram-se os reagentes). A colorao inicial do primeiro reagente era de uma reflexo azul fraco e a colorao inicial do segundo reagente era cinza continuando esse tom por todo tempo da experimentao . Formou-se em 327 segundos no havia iniciado a oxidao e em 5 minutos no havia reao esperada e nica reao vista em olho nu era um leve escurecimento da soluo acrescentada. E a palha de ao no sofreu nenhuma modificao aparente.

ResultadosForam feito trs experimentos para analisar a oxidao do ferro(esponja de ao) levando em conta a concentrao do sulfato de cobre; os resultados seguem abaixo:Primeiro experimento: Foi diluido 0,01 molar de sulfato de cobre a determinada quantidade de agu, e ao colocar a esponja de ao foi analisado que depois de quatro minutos a palha sofreu uma pequena oxidao,adquirindo uma colorao marrom claro, isso aconteceu porque a concentrao do reagente era pequena.Segundo experimento: Foi diluido 0,1 molar de sulfato de cobre em determinada quantidade de gua, e ao colocar a palha de ao foi analisado que depois de 3 minutos a esponja de ao estava com a colorao marrom escuro, isso aconteceu porque a cocentrao de sulfato de cobre era maior.Terceiro experimento: Foi diluido 1,0 molar de sulfato de cobre em determinada quantidade de gua, e ao colocar a palha de ao foi analisado que depois de 3 minutos a esponja de ao ganhou colorao marrom escuro e comeou a se dissolver em meio a soluao, pois, a concentrao do reagente era muito maior.

ConclusoConclumos que devemos observar o aspecto inicial dos reagentes e o aspecto final do produto e verificar algum indcio de reao qumica (liberao de calor, mudana de cor, consistncia, etc). Tambm conclumos que a cintica qumica que determina a rapidez dos fenmenos que ocorrem na qumica e que devemos ficar atentos para os fatores que influenciam na rapidez das reaes, como a temperatura, a concentrao, o uso de catalisadores e a superfcie (rea de contato) e que quanto maior a energia de ativao, maior o tempo em que ocorrer uma reao, pois a energia de ativao uma barreira que pode acelerar ou desacelerar uma reao.E assim natureza as reaes de oxirreduo so muito comuns. Para a indstria, o estudo da oxirreduo de extrema importncia visto que todos os aparelhos eletrnicos portteis utilizam algum tipo de pilha ou bateria. Outro ponto o objetivo de evitar que a corroso atinja estruturas metlicas pela oxidao, principalmente a corroso do ao que muito utilizado na construo civil.As reaes de oxirreduo ocorrem por meio de transferncia de eltrons. As substncias que perdem eltrons so os agentes redutores e os que ganham eltrons so os agentes oxidantes. A soma da reao de oxidao com a reao de reduo resulta na reao global de oxirreduo e utilizando uma tabela de potenciais de reduo ou oxidao possvel calcular seu potencial e verificar se ela espontnea ou no.

Apndice APor que a palha de ao no enferruja dentro das embalagens? A ferrugem produto da interao do ferro presente na esponja com outras duas substncias: a gua e o Oxignio.E justamente por isso, que a palha de ao no enferruja dentro das embalagens: ausncia de gua e ar;

Apndice B

A umidade de uma cidade pode interferir no processo de oxireduo da palha de ao? Sim, se deixarmos uma palha de ao seca numa cidade litornea e outra em Braslia a da cidade litornea enferrujara primeiro. Na cidade Litornea existe umamaior umidade relativa do ar j em Braslia o tempo mais seco, sendo assim, a palha de ao da cidade litornea vai enferrujar mais depressa.

Anexos

Referncias NOVAIS,vera L.D. Fsico qumica e quimica ambiental, So Paulo: Lida 1997.NBREGA, O.S, SILVA E.R, SILVA R H. Quimica, 3 ed.So paulo: Lida 2009.PERUZZO, francisco M, CANTO E. L. Qumica, 4 ed.So paulo:Moderna 2006.PERUZZO, francisco M, CANTO E. L. Qumica, 3 ed.So paulo:Moderna 2003.KOTZ, John C.; TREICHEL, Paul Jnior.Qumica e reaes qumicas. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 1998.WWW.tv eureka.com.brWWW.youtube/quimicaemao@hotmail.comwww.khanacademy.com.brwww.loucosporsaber.com.brwww.sabervirtual.com.brhttp://www.tabela.oxigenio.com/metais_de_transicao/elemento_quimico_ouro.htm Acesso em: 25 de Maro de 2013.ATKINS, P.W.; SHRIVER, D.F. Qumica Inorgnica. 4. ed. So Paulo: Bookman, 2008INFOPDIA. Roentgnio. Disponvel em: . Acesso em: 27 mar. 2013.LEE, J.D. Qumica Inorgnica no to concisa. 5. ed. So Paulo: Blucher, 1999.O Nerd da Qumica. Roentgnio. Disponvel em: http://qmcarquivos.webs.com/apps/blog/show/14031298-roentgenio. Acesso em: 20 de Maro de 2013

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