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Transferência de elétrons em reações redox

1920
Electrochemical cell experiment demonstrating electron transfer in redox reactions.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

As reações redox (redução-oxidação) envolvem a transferência de elétrons entre espécies químicas. Uma espécie sofre oxidação (perde elétrons), enquanto outra sofre redução (ganha elétrons). Esses dois processos sempre ocorrem simultaneamente. A espécie que perde elétrons é o agente redutor, e a que ganha elétrons é o agente oxidante. Esse conceito fundamental sustenta a eletroquímica e muitos processos biológicos.

O conceito de reações redox evoluiu a partir dos primeiros estudos sobre combustão. Inicialmente explicadas pela teoria do flogisto, Antoine Lavoisier identificou corretamente o papel do oxigênio na combustão no final do século XVIII, lançando as bases para a oxidação. No entanto, a definição moderna centra-se na transferência de elétrons, um conceito que só se tornou claro após a descoberta do elétron por J.J. Thomson em 1897. Os mnemônicos "OIL RIG" (Oxidação é Perda, Redução é Ganho) ou "LEO the lion says GER" (Perder Elétrons na Oxidação, Ganhar Elétrons na Redução) são comumente usados ​​para lembrar as definições.

Em qualquer reação redox, o número total de elétrons perdidos pelo agente redutor deve ser igual ao número total de elétrons ganhos pelo agente oxidante, obedecendo à lei da conservação da carga. Por exemplo, na reação do zinco metálico com íons de cobre(II), [latex]Zn(s) + Cu^{2+}(aq) rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)[/latex], os átomos de zinco são oxidados a íons de zinco pela perda de dois elétrons, enquanto os íons de cobre(II) são reduzidos a cobre metálico pelo ganho de dois elétrons. Aqui, o zinco é o agente redutor e o cobre(II) é o agente oxidante. Este princípio simples é fundamental para inúmeros processos naturais e industriais, desde a ferrugem do ferro até a geração de eletricidade em uma bateria.

UNESCO Nomenclature: 2202
Eletroquímica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • teoria do flogisto da combustão
  • Teoria do oxigênio da combustão de Antoine Lavoisier
  • descoberta do elétron por J.J. Thomson
  • desenvolvimento da teoria atômica

Aplicações

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • targeted drug delivery systems activated by local cellular redox potential
  • self-healing anti-corrosion coatings that regenerate their protective layer
  • novel catalisadores that use light to drive difficult redox reactions for green fuel production
  • biosensors that detect disease states by measuring redox imbalances in bodily fluids
  • advanced water purification systems using electrochemical oxidation to destroy pollutants
  • redox-flow batteries for grid-scale energy storage using organic molecules
  • smart fabrics that change color or properties based on environmental redox conditions
  • artificial enzymes designed to carry out specific industrial redox transformations
Relacionado a: redox, oxidação, redução, transferência de elétrons, agente oxidante, agente redutor, eletroquímica, reação química.

Contexto histórico

Transferência de elétrons em reações redox

1916
1917
1918
1920
1920
1921
1922
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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