Tudo sobre a descoberta da reação de oxirredução

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Tudo sobre a descoberta da reação de oxirredução é post que conta a história dessa tipo de reação química. Então, quem começou a teoria das reações químicas foi Georg Ernst Stahl em 1697. Dessa forma, ele propôs a teoria do flogistico, que se baseava nas seguintes observações:

  • Os metais têm muitas propriedades em comum.
  • Os metais frequentemente produzem um “calx” quando aquecidos. Defini-se o termo calx como o resíduo quebradiço deixado depois que um mineral ou metal é torrado.
  • Esses calcários não são tão densos quanto os metais dos quais são produzidos.
  • Alguns desses calcários formam metais quando aquecidos com carvão.
  • Com apenas algumas exceções, encontra-se o calcário na natureza, não o metal.

Flogístico uma teoria que explicavam todas as reações químicas

Em princípio, as observações levaram Stahl às seguintes conclusões:

  • liberava-se o flogisto (do grego flogistos “queimar”) sempre que algo queimava.
  • A madeira e o carvão são particularmente ricos em flogisto, porque deixam muito poucas cinzas quando queimam. As velas devem ser quase “puro flogisto” porque não deixam cinzas.
  • Por serem naturais, os calcários deveriam ser mais simples do que os metais.
  • Os metais formam um calcário exalando flogisto – Metal —–>calx + flogisto.
  • Produziam-se os metais quando se adicionava o flogisto ao cálice – Calx + —–>metal flogístico.
  • Como o carvão vegetal é rico em flogístico, o aquecimento de calcários na presença de carvão vegetal às vezes produz metais.

Este modelo teve um sucesso notável, pois explicava por que os metais têm propriedades semelhantes. Ou seja, todos eles continham um flogístico. Essa teoria explicava a relação do ganho ou perda de peso que ocorria entre os metais e seus calcários. Além disso, o flogístico também explicava o porquê de uma vela se apagar quando esta dentro de uma redoma de vidro. 

Havia apenas um problema com a teoria do flogisto. Já em 1630, Jean Rey notou que o estanho ganha peso quando forma um calcário. O cal é cerca de 25% mais pesado que o metal. Do nosso ponto de vista, isso parece ser uma falha fatal: se o flogisto se desprende quando um metal forma um cal, por que o calx pesa mais do que o metal? Essa observação não incomodou os proponentes da teoria do flogisto. Stahl explicou o porque do aumento de peso. Segundo ele o ar entrou no metal para preencher o vácuo deixado depois que o flogisto escapou.

A queda do flogístico

A teoria do flogístico sustentou a pesquisa em química durante a maior parte do século XVIII. Em 1772, Antoine Lavoisier observou que os não metais ganham grandes quantidades de peso ao serem queimados no ar. O peso do fósforo, por exemplo, aumentava por um fator de cerca de 2,3. A magnitude dessa mudança levou Lavoisier a concluir que o fósforo deve se combinar com algo no ar quando queima. Então, reforçou-se esta conclusão pela observação de que o volume de ar diminui por um fator de 1/5 quando o fósforo queima em uma quantidade limitada de ar.

Lavoisier propôs o nome de oxigênio (literalmente, “formador de ácido”) para a substância absorvida do ar quando um composto queima. Ele escolheu esse nome porque os produtos da combustão de não metais, como o fósforo, são ácidos quando se dissolvem na água.

P4(s) + 5 O2(g) → P4O10(s)

P4O10(s) + 6H2O(l) →4H3PO4(aq)

Então, a comunidade aceitou a teoria da combustão do oxigênio de Lavoisier. Dessa forma, os químicos descreviam qualquer reação entre um elemento ou composto e o oxigênio como oxidação. A reação entre o magnésio metálico e o oxigênio, por exemplo, envolve a oxidação do magnésio.

2 Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)

Lavoisier que começou a história das reações de oxirredução

Na virada do século 20, parecia que todas as reações de oxidação tinham uma coisa em comum; a oxidação sempre parecia envolver a perda de elétrons. Os químicos, portanto, desenvolveram um modelo para essas reações que se concentrava na transferência de elétrons. Acreditava-se que o magnésio metálico, por exemplo, perdia elétrons para formar íons Mg2+ quando reagia com o oxigênio. Por convenção, o elemento ou composto que ganhou esses elétrons sofreu redução. Nesse caso, as moléculas de O2 foram reduzidas para formar íons O2-.

reação de oxirredução magnesio e oxigenio

Uma demonstração clássica das reações de oxidação-redução envolve a colocação de um pedaço de fio de cobre em uma solução aquosa do íon Ag+. A reação envolve a transferência líquida de elétrons do metal cobre para íons Ag+ para produzir bigodes de metal prateado que crescem do fio de cobre e íons Cu2+.

Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s)

Os íons Cu2+ formados nesta reação são responsáveis pela cor azul-clara da solução. Podemos confirmar a sua presença pela adição de amônia na solução para formar o íon complexo azul profundo de Cu(NH3)42+.

reação entre nitrato de prata e fio de cobre
Reação oxirredução entre o nitrato de prata e um fio de cobre.

O reconhecimento das reações de oxirredução

Os químicos acabaram reconhecendo que as reações de oxidação-redução nem sempre envolvem a transferência de elétrons. Não há mudança no número de elétrons de valência em qualquer um dos átomos quando o CO2 reage com H2, por exemplo,

CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g)

Os químicos, portanto, desenvolveram o conceito de número de oxidação para estender a ideia de oxidação e redução a reações nas quais os elétrons não são realmente ganhos ou perdidos. O modelo mais poderoso de reações de oxidação-redução baseia-se nas seguintes definições.

  • A oxidação envolve um aumento no número de oxidação de um átomo.
  • A redução ocorre quando o número de oxidação de um átomo diminui.

De acordo com este modelo, o CO2 reduz quando reage com o hidrogênio porque o número de oxidação do carbono diminui de +4 para +2. O hidrogênio se oxida nesta reação, porque seu número de oxidação aumenta de 0 para +1.

 

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