O conceito de oxidação na química é um pouco confuso, principalmente porque antecede o entendimento da estrutura do átomo e como ocorrem as reações químicas. O termo surgiu quando os químicos estavam analisando reações envolvendo oxigênio, que foi o primeiro agente oxidante conhecido.
Para os químicos modernos familiarizados com a troca de elétrons nas reações, oxidação refere-se à perda de elétrons e redução ao ganho de elétrons. A definição moderna se aplica a reações que envolvem oxigênio, bem como àquelas que não envolvem, como a produção de metano (CH <4) a partir de carbono e hidrogênio. Quando você adiciona oxigênio ao metano para produzir dióxido de carbono e água, isso também é oxidação. O átomo de carbono perde elétrons, e seu estado de oxidação muda enquanto os átomos de oxigênio ganham elétrons e são reduzidos. Isso é conhecido como reação redox.
TL; DR (muito longo; não leu)
O estado de oxidação do carbono na molécula de metano é -4 enquanto o do hidrogênio é + 1.
O estado de oxidação do carbono no metano
Devido aos seus quatro elétrons de valência, o carbono pode existir em vários estados de oxidação, variando de +4 a -4. É por isso que forma tantos compostos, mais do que qualquer outro elemento. Para determinar seu estado em um composto específico, geralmente é necessário observar as ligações que ele forma com os outros elementos do composto.
O hidrogênio tem apenas um elétron de valência e, como esse elétron está em sua primeira camada, ele precisa de apenas um elétron para preencher a concha. Isso o torna um atrator de elétrons com um estado de oxidação de +1. O hidrogênio também pode perder um elétron e existir em um estado de oxidação -1 quando se combina com metais do Grupo 1 para formar hidretos metálicos, como NaH e LiH, mas na maioria dos casos, como quando se combina com carbono, está sempre na + 1. estado de oxidação.
Para calcular o estado de oxidação do carbono na molécula de metano, você trata cada ligação carbono-hidrogênio como se fosse iônica. A molécula não tem carga líquida, portanto a soma de todas as ligações carbono-hidrogênio deve ser 0. Isso significa que o átomo de carbono doa quatro elétrons, o que torna -4 o seu estado de oxidação.
O estado de oxidação das mudanças de carbono quando você Queimar Metano
Quando você combina metano com oxigênio, os produtos são dióxido de carbono, água e energia na forma de calor e luz. A equação balanceada para essa reação é
CH 4 + 2 O 2 -> CO 2 + 2 H 2S + energia
carbono O carbono sofre uma mudança dramática no seu estado de oxidação nesta reação. Enquanto seu número de oxidação no metano é -4, no dióxido de carbono, é +4. Isso ocorre porque o oxigênio é um aceitador de elétrons que sempre tem um estado de oxidação de -2, e existem dois átomos de oxigênio para cada átomo de carbono no CO 2. O estado de oxidação do hidrogênio, por outro lado, permanece inalterado.
