Oxidação e redução

A oxidação é a perda de elétrons durante a reação de uma molécula, átomo ou íon. A oxidação ocorre quando o estado de oxidação de uma molécula, átomo ou íon é aumentado. O processo oposto é chamado de redução, que ocorre quando há um ganho de elétrons ou o estado de oxidação de um átomo, molécula ou íon diminui.

Um exemplo de reação é aquela entre hidrogênio e flúor gasoso para formar ácido fluorídrico:

H2 + F2 → 2HF
 

Nesta reação, o hidrogênio está sendo oxidado e o flúor está sendo reduzido. A reação pode ser melhor compreendida se for escrita em termos de duas semi-reações.

H2 → 2H+ + 2e

F2 + 2e → 2F

Observe que não há oxigênio em nenhuma parte desta reação!

 

Definição histórica de oxidação envolvendo oxigênio

Um significado antigo de oxidação era quando o oxigênio era adicionado a um composto. Isso ocorreu porque o gás oxigênio (O2) foi o primeiro agente oxidante conhecido. Embora a adição de oxigênio a um composto normalmente atenda aos critérios de perda de elétrons e aumento no estado de oxidação, a definição de oxidação foi expandida para incluir outros tipos de reações químicas.

Um exemplo clássico da velha definição de oxidação é quando o ferro se combina com o oxigênio para formar óxido de ferro ou ferrugem. Diz-se que o ferro se oxidou em ferrugem. A reação química é:

2Fe + O2 → Fe2O73

O metal de ferro é oxidado para formar o óxido de ferro conhecido como ferrugem.

As reações eletroquímicas são ótimos exemplos de reações de oxidação. Quando um fio de cobre é colocado em uma solução que contém íons de prata, os elétrons são transferidos do metal cobre para os íons de prata. O cobre metálico é oxidado. Os bigodes de metal prateado crescem no fio de cobre, enquanto os íons de cobre são liberados na solução.

Cu(s) + 2Ag+(aq ) → Cu2+(aq ) + 2Ag(s)

Outro exemplo de oxidação onde um elemento se combina com o oxigênio é a reação entre o magnésio metálico e o oxigênio para formar óxido de magnésio. Muitos metais oxidam, por isso é útil reconhecer a forma da equação:

2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)

 

Oxidação e redução ocorrem juntas (reações redox)

Assim que o elétron foi descoberto e as reações químicas puderam ser explicadas, os cientistas perceberam que a oxidação e a redução ocorrem juntas, com uma espécie perdendo elétrons (oxidada) e outra ganhando elétrons (reduzida). Um tipo de reação química em que ocorre oxidação e redução é chamada de reação redox, que significa redução-oxidação.

A oxidação de um metal pelo gás oxigênio poderia então ser explicada como o átomo do metal perdendo elétrons para formar o cátion (sendo oxidado) com a molécula de oxigênio ganhando elétrons para formar ânions de oxigênio. No caso do magnésio, por exemplo, a reação pode ser reescrita como:

2Mg + O2 → 2[Mg2+] [O2-]

composto pelas seguintes semi-reações:

Mg → Mg2+ + 2e 

O2 + 4e  → 2O2-

Definição histórica de oxidação envolvendo hidrogênio

A oxidação na qual o oxigênio está envolvido ainda é oxidação de acordo com a definição moderna do termo. No entanto, existe uma outra definição antiga envolvendo hidrogênio que pode ser encontrada em textos de química orgânica. Essa definição é o oposto da definição de oxigênio, por isso pode causar confusão. Mesmo assim, é bom estar ciente. De acordo com essa definição, a oxidação é a perda de hidrogênio, enquanto a redução é o ganho de hidrogênio.

Por exemplo, de acordo com esta definição, quando o etanol é oxidado em etanal:

CH3CH2OH → CH3CHO

O etanol é considerado oxidado porque perde hidrogênio. Invertendo a equação, o etanal pode ser reduzido adicionando hidrogênio a ele para formar etanol.