Questão Q03 da 2ª fase da FUVEST 2010
A hidroxicetona (I) pode ser oxidada à dicetona (II), pela ação de ácido nítrico concentrado, com formação do gás \ce{N2O4}.
Utilizando fórmulas moleculares,
a) escreva a equação química balanceada que representa a semirreação de oxidação da hidroxicetona (I).
b) escreva a equação química balanceada que representa a semirreação de redução do íon nitrato.
c) com base nas semirreações dos itens a) e b), escreva a equação química global balanceada que representa a transformação de (I) em (II) e do íon nitrato em \ce{N2O4}.
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Resolução comentada
a) A hidroxicetona (I) é o \ce{C14H12O2} e a dicetona (II) é o \ce{C14H10O2}. O carbono do grupo -\ce{CH(OH)}- passa a -\ce{C(=O)}-, ou seja, perde um H do carbono e o H da hidroxila. Isso é oxidação: o carbono vai de NOX 0 para +2, e a molécula perde 2 elétrons. Balanceando as cargas com \ce{H+}:
Semirreação de oxidação: \ce{C14H12O2 -> C14H10O2 + 2 H+ + 2 e-}
b) No \ce{NO3-} o nitrogênio tem NOX +5, e no \ce{N2O4} tem NOX +4. Cada N ganha 1 elétron, então 2 íons nitrato ganham 2 elétrons. Os oxigênios que sobram formam água, o que exige \ce{H+} (meio ácido, pois o ácido nítrico é concentrado):
Conferência: há 6 O de cada lado (4 + 2) e 4 H de cada lado. A carga é -2+4-2=0 à esquerda e 0 à direita.
Semirreação de redução: \ce{2 NO3- + 4 H+ + 2 e- -> N2O4 + 2 H2O}
c) Os dois processos trocam 2 elétrons, então basta somar as semirreações e cancelar os elétrons. Dos 4\ \ce{H+} consumidos, 2 são cancelados pelos 2\ \ce{H+} produzidos, e sobram 2\ \ce{H+} nos reagentes:
Conferência: C: 14=14. H: 12+2=14 e 10+4=14. N: 2=2. O: 2+6=8 e 2+4+2=8. A carga é -2+2=0 à esquerda e 0 à direita.
Equação global: \ce{C14H12O2 + 2 NO3- + 2 H+ -> C14H10O2 + N2O4 + 2 H2O}
Assuntos: oxirredução, semirreações, balanceamento de equações.
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