Oxidação – O que é, como ocorre, reação na química orgânica e exemplos

Oxidação é a perda de elétrons por um átomo, grupo, ou espécie iônica, em meio a uma reação química. Desse modo, a oxidação ocorre quando há um aumento do NOX (número de oxidação) do átomo quando comparado ao reagente e ao produto.

Portanto, esse processo pode acontecer em três casos. Primeiro, quando há uma adição de oxigênio à substância em questão. Segundo, quando a substância perde hidrogênio. E por último, quando a substância perde elétrons.

Esse termo, oxidação, foi usado desde o princípio para denominar as reações que tinham como reagente o oxigênio. No entanto, foi descoberto que, algumas vezes, esse processo ocorria sem esse elemento. Mas, à essa altura, o termo já tinha sido implementado, e o nome foi mantido.

Desse modo, hoje iremos conhecer mais sobre as reações de oxidação, como ocorre e os principais exemplos. Confira.

Como calcular NOX?

Como já dito aqui, a reação de oxidação é identificada a partir do NOX. Portanto, é necessário calcular o seu valor para confirmar a reação. Confira o exemplo abaixo:

Fe + O₂  →  Fe₂ + O₃

Sendo assim, na equação acima, podemos indicar o NOX de cada um dos participantes:

• Ferro no reagente (Fe): possui NOX 0 por ser uma substância simples;
• Oxigênio no reagente (O): possui NOX 0 por ser uma substância simples;
• Oxigênio no produto: possui NOX -2 por não estar ligado a um metal alcalino, alcalinoterroso ou hidrogênio. Assim formando peróxidos ou superóxidos;
• Ferro no produto: possui NOX +3, pois por ser uma substância composta, a somatória do NOX do ferro multiplicado por 2 (quantidade de átomos) + NOX do oxigênio multiplicado por 3, deve resultar em 0. Veja a seguir:

x.2 + 3.(-2) = 0

2x – 6 = 0

2x = +6

x = + 6 /2

x = +3

Desse modo, comparando o NOX do ferro do reagente (0) com o produto (+3), é identificado um aumento. Portanto, a substância passa pelo processo da oxidação.

Contudo, esse processo sempre acompanha o fenômeno da redução, identificada pela diminuição do NOX, como ocorreu no oxigênio do exemplo mostrado aqui.

Oxidação na Química Orgânica

Portanto, o processo de oxidação pode ocorrer com hidrocarbonetos, principalmente os alcenos. Desse modo, na química orgânica, esse processo acontece de quatro formas: combustão, ozonólise, oxidação branda e oxidação energética.

Confira a seguir o que são cada uma delas:

Combustão

Combustão é toda reação química que se dá na presença de um combustível e do comburente gás oxigênio (O₂). E que, por fim, resulta na produção de calor e luz. Nesse caso, o oxigênio tem como principal função oxidar o combustível. Ou seja, isso faz deste gás o agente oxidante da combustão.

No entanto, a combustão pode ser completa ou incompleta. Assim sendo:

• Combustão Completa: ocorre quando há abastecimento suficiente de oxigênio. Ao final da reação, formam-se dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O).

Exemplo:

Combustão Completa do metano: CH₄  +  2O₂  →  CO₂  +  2H₂O

• Combustão Incompleta: não há oxigênio suficiente, formam-se monóxido de carbono (CO) e água (H₂O).

Exemplo:

Combustão incompleta do butano com produção de monóxido de carbono: 2C₄H₁₀  +  9O₂  →  8CO + 10H₂O

Ozonólise

Na ozonólise, o agente oxidante, que rompe a ligação do alceno, é o ozônio (O₃). Dessa forma, quando a dupla ligação se quebra, os carbonos passam a se ligar com os oxigênios do ozônio, o que resulta no ozoneto, que é instável e explosivo. Contudo, o ozoneto reage com água na presença de um agente redutor, como o zinco, por exemplo; e assim, resulta em aldeídos e cetonas.

Sendo assim,  observe o exemplo abaixo:

Oxidação Branda

A oxidação branda acontece quando o agente oxidante é um composto como o permanganato de potássio (KMnO₄), presente em solução aquosa, diluída e resfriada, neutra ou ligeiramente básica.

No caso desse processo, ele é identificado através do Teste de Baeyer, usado para diferenciar alcenos de ciclanos isômeros. Sendo assim, veja o exemplo abaixo:

Oxidação Energética

Ao contrário da oxidação branda, nesse processo, a solução de permanganato de potássio está inserida em um meio ácido e quente. Sendo assim, a sua decomposição, que originará o oxigênio atômico, será um processo mais energético.

Nesse sentido, a oxidação do alceno, também é mais energética, isso porque as duas ligações da ligação dupla são rompidas e os átomos de oxigênio se ligam ao carbono. Desse modo, podem gerar esses produtos:

• Se o carbono da dupla for terciário:o produto será uma cetona;
• Se o carbono da dupla for secundário: o produto será um ácido carboxílico;
• Se o carbono da dupla for primário: o produto será o ácido carbônico, que se decompõe em dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O).

Desse modo, veja como acontece nos exemplos abaixo:

Exemplos de Oxidação

Oxidação do Ferro

Uma coisa é fato: todos os metais podem sofrer oxidação. Isso devido ao contato desses materiais com o ar e a água. Sendo assim, a ferrugem é a oxidação do ferro.

Nesse casos, ela começa por uma corrosão, que é o desgaste do metal, resultado da oxidação. Portanto, só depois disso que forma-se a ferrugem.

Portanto, confira a reação de oxirredução que resulta na ferrugem:

1. Fe(s) → Fe²⁺+ 2e^–. Nessa etapa, o ferro perde dois elétrons, sofre a oxidação;
2. O₂+ 2 H₂O + 4e^– → 4OH^–. Redução do O_2;
3. 2Fe + O₂+ 2H₂O → 2 Fe(OH)₂. Equação Geral – O Fe(OH)₂  é o Hidróxido de Ferro, responsável pela coloração castanha da ferrugem.

Eletrólise

A eletrólise é um processo químico no qual uma solução aquosa é submetida a uma corrente elétrica, que acaba resultando na oxidação dos ânions dos materiais em questão. Sendo assim, toda eletrólise resulta na oxidação.

Pilhas ou baterias

As pilhas e baterias são dispositivos que guardam substâncias químicas. Sendo assim, uma das substâncias sempre passará pelo processo de oxidação, enquanto a outra sofrerá redução.

Por fim, agora que você já sabe tudo sobre esse processo químico, que tal aprender também sobre a oxirredução?

Fontes: Brasil Escola, Toda Matéria, InfoEscola

Fonte Imagem Destaque: Global Color