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Reações de Oxidação-Redução
13 - Simão Leite 4178
Created on February 26, 2025
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Reações de Oxidação-Redução
Simão Leite,nº20,11ºE FQ - Módulo Q5 Fevereiro de 2025
As reações de oxidação-redução, também conhecidas como reações redox, são processos químicos fundamentais que envolvem a transferência de elétrons entre substâncias. Essas reações desempenham um papel crucial em diversas áreas da química, biologia e engenharia, sendo responsáveis por fenômenos que vão desde a respiração celular até a corrosão de metais e a produção de energia em baterias.
Introdução
A fotossíntese é o processo pelo qual plantas, algas e algumas bactérias convertem a luz solar em energia química. Esse processo ocorre principalmente nas folhas, onde as células contêm cloroplastos, organelas que contêm clorofila, o pigmento responsável pela absorção da luz.
Fotossíntese
6 CO₂ + 6 H₂O + luz solar → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Durante a fotossíntese, as plantas utilizam dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera e água (H₂O) do solo. Com a energia da luz solar, elas transformam esses componentes em glicose (C₆H₁₂O₆), um tipo de açúcar que serve como fonte de energia, e oxigênio (O₂), que é liberado como subproduto. A descoberta geral da fotossíntese pode ser resumida assim:
Oxidante - Dióxido de Carbono(CO2) Redutor - Água (H20)
Esse processo é fundamental para a vida na Terra, pois não só fornece alimento para as plantas, mas também gera oxigênio, que é essencial para a respiração de muitos organismos, incluindo os seres humanos.
A respiração celular é o processo pelo qual as células convertem glicose e oxigênio em energia, na forma de ATP (adenosina trifosfato), que é a principal moeda energética das células. Esse processo é essencial para a manutenção das funções específicas dos organismos.
Respiração Celular
Essa etapa ocorre no citoplasma da célula e envolve a quebra da glicose (um açúcar de seis carbonos) em duas moléculas de piruvato (três carbonos). Durante esse processo, são produzidos dois ATPs e moléculas de NADH, que são transportadores de elétrons.
1 - Glicólise
A respiração celular ocorre em três etapas principais: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia de transporte de elétrons.
O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico, é uma série de respostas químicas que ocorrem na matriz mitocondrial das células. Ele é uma etapa crucial da respiração celular, onde os produtos de glicólise (como o piruvato) são convertidos em energia utilizável. Durante o ciclo, o piruvato é transformado em acetil-CoA, que se combina com o ácido oxalacético para formar ácido cítrico. Ao longo do ciclo, o ácido cítrico passa por várias transformações, liberando dióxido de carbono (CO₂) como um subproduto e gerando moléculas de alta energia, como NADH e FADH₂. Essas moléculas transportadoras de elétrons são essenciais para a próxima etapa da respiração celular.
2 - Ciclo de Kerbs
A cadeia de transporte de elétrons ocorre nas cristas mitocondriais e é a etapa final da respiração celular. Aqui, os elétrons provenientes do NADH e FADH₂, gerados no ciclo de Krebs, são transferidos através de uma série de proteínas integradas na membrana mitocondrial interna. À medida que os elétrons se movem pela cadeia, eles liberam energia, que é utilizada para bombear prótons (H⁺) para o espaço intermembranar, criando um gradiente de prótons. Esse gradiente é fundamental para a síntese do ATP, que ocorre quando os prótons retornam à matriz mitocondrial através da sintase do ATP. No final da cadeia, os elétrons se combinam com oxigênio e prótons para formar água, um subproduto essencial da respiração celular.
3 - Cadeia de Transporte de Eletrões
3 - Cadeia de Transporte de Eletrões
Oxidante - Oxigénio(O2) Redutor - Hidrogénio(H)
Expressão :
Oxidante - Oxigénio (O2) Redutor - Metano(CH4)
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH = -891 kJ.
A combustão do gás natural, que é principalmente composto por metano (CH₄), é uma reação química que ocorre quando o metano se combina com o oxigênio (O₂) do ar. Essa reação é exotérmica, ou seja, libera energia na forma de calor e luz.
Combustão de Gás Natural - Metano
Além disso, a combustão do metano é amplamente utilizada em residências e indústrias para aquecimento, geração de eletricidade e como combustível para veículos, devido à sua eficiência e menor impacto ambiental em comparação com outros combustíveis fósseis.
No entanto, se a combustão não for completa, pode ocorrer a formação de monóxido de carbono (CO), que é um gás tóxico. Por isso, é importante garantir uma boa ventilação durante a queima do gás natural.
Durante a combustão, o metano se oxida, resultando em dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O) como produtos finais. A combustão completa do metano é considerada limpa em comparação com outros combustíveis fósseis, pois produz menos poluentes e emissões de gases de efeito estufa.
A corrosão do ferro é um processo químico que resulta na degradação do metal, geralmente devido à reação com a umidade e o oxigênio presentes no ambiente. Esse fenômeno é mais comumente conhecido como ferrugem, que é a formação de óxido de ferro.
CORROSÃO DO fERRO
3 - Redução do Oxigênio: Os eletrões liberados na oxidação do ferro são utilizados na redução do oxigênio presente na água.
2 - Oxidação: O ferro (Fe) se oxida, perdendo eletrões e formando iões de ferro (Fe²⁺).
1 - Umidade e Oxigênio: Quando o ferro é exposto à água e ao oxigênio, ocorre uma reação eletroquímica. A presença de eletrólitos, como sais, pode acelerar esse processo.
A corrosão do ferro pode ser descrita em algumas etapas:
A corrosão é o desgaste do metal, em virtude da oxidação e, então, forma-se a ferrugem. Na reação de oxirredução para formação da ferrugem o nox do ferro passou de 0 para +3: 2Fe(s) + 3/4O2(g) + 3H2O(v) → 2Fe(OH)3(s).
A corrosão do ferro é um problema significativo, pois pode comprometer a integridade estrutural de construções, veículos e outros objetos de metal. Para prevenir a corrosão, são utilizados métodos como pintura, galvanização (revestimento com zinco) e o uso de inibidores de corrosão.
4 - Formação de Ferrugem: Os íons de ferro (Fe²⁺) reagem com os íons hidroxila (OH⁻) para formar hidróxido de ferro (Fe(OH)₂), que, ao ser exposto ao ar, se oxida ainda mais, formando óxido de ferro (ferrugem), que é uma mistura de Fe₂O₃·nH₂O.