Considere quatro substâncias que apresentam o elemento cloro em sua composição: gás cloro (Cℓ2), cloreto de sódio (NaCℓ), hipoclorito de potássio (K...

Alternativa A - 0, –1, +1 e +7.

Introdução

A questão aborda o conceito fundamental de número de oxidação (Nox), um valor que indica o grau de oxidação de um átomo em uma molécula ou íon. O cálculo do Nox é essencial para entender reações de oxirredução, prever o comportamento químico das substâncias e classificar compostos.

Desenvolvimento

O número de oxidação (Nox) é uma carga hipotética atribuída a um átomo, assumindo que todas as ligações covalentes com elementos mais eletronegativos são completamente iônicas. Para determinar o Nox, seguimos algumas regras básicas:

1. Substâncias simples: O Nox de um elemento em sua forma elementar (substância simples) é sempre zero (Ex: Cℓ₂, O₂, H₂).
2. Íons monoatômicos: O Nox é igual à carga do íon (Ex: Na⁺ tem Nox +1, Cℓ⁻ tem Nox -1).
3. Hidrogênio: Em compostos, o Nox do hidrogênio é geralmente +1, exceto em hidretos metálicos (como NaH), onde é -1.
4. Oxigênio: Em compostos, o Nox do oxigênio é geralmente -2, exceto em peróxidos (como H₂O₂, onde é -1), superóxidos (como KO₂, onde é -½) e em compostos com flúor (como OF₂, onde é +2).
5. Metais alcalinos (Grupo 1): O Nox é sempre +1 em compostos.
6. Metais alcalino-terrosos (Grupo 2): O Nox é sempre +2 em compostos.
7. Flúor: O Nox é sempre -1 em compostos.
8. Soma dos Nox: A soma dos Nox de todos os átomos em uma molécula neutra é zero. A soma dos Nox em um íon poliatômico é igual à carga do íon.

Aplicaremos essas regras para cada substância apresentada na questão, focando no elemento cloro (Cℓ).

Análise

Vamos calcular o Nox do cloro (Cℓ) em cada uma das substâncias fornecidas:

1. Gás cloro (Cℓ₂):

   • Cℓ₂ é uma substância simples, composta apenas pelo elemento cloro em sua forma elementar.
   • Pela regra 1, o Nox de qualquer elemento em sua forma elementar é 0.

2. Cloreto de sódio (NaCℓ):

   • NaCℓ é um composto iônico. O sódio (Na) é um metal alcalino (Grupo 1), e seu Nox é sempre +1 em compostos (regra 5).
   • A molécula é neutra, então a soma dos Nox deve ser zero (regra 8).
   • Nox(Na) + Nox(Cℓ) = 0
   • (+1) + Nox(Cℓ) = 0
   • Nox(Cℓ) = -1.

3. Hipoclorito de potássio (KCℓO):

   • KCℓO é um composto. O potássio (K) é um metal alcalino (Grupo 1), então seu Nox é +1 (regra 5). O oxigênio (O) tem Nox -2 na maioria dos compostos (regra 4).
   • A molécula é neutra, então a soma dos Nox deve ser zero (regra 8).
   • Nox(K) + Nox(Cℓ) + Nox(O) = 0
   • (+1) + Nox(Cℓ) + (-2) = 0
   • Nox(Cℓ) - 1 = 0
   • Nox(Cℓ) = +1.

4. Ácido perclórico (HCℓO₄):

   • HCℓO₄ é um composto. O hidrogênio (H) tem Nox +1 em compostos com não-metais (regra 3). O oxigênio (O) tem Nox -2 na maioria dos compostos (regra 4).
   • A molécula é neutra, então a soma dos Nox deve ser zero (regra 8).
   • Nox(H) + Nox(Cℓ) + 4 × Nox(O) = 0
   • (+1) + Nox(Cℓ) + 4 × (-2) = 0
   • +1 + Nox(Cℓ) - 8 = 0
   • Nox(Cℓ) - 7 = 0
   • Nox(Cℓ) = +7.

Portanto, os números de oxidação do cloro nas substâncias Cℓ₂, NaCℓ, KCℓO e HCℓO₄ são, respectivamente, 0, -1, +1 e +7.

Comparando os resultados com as alternativas:

| Substância | Nox Cℓ Calculado | Alternativa (A) | Alternativa (B) | Alternativa (C) | Alternativa (D) | Alternativa (E) | | :--------- | :--------------- | :-------------- | :-------------- | :-------------- | :-------------- | :-------------- | | Cℓ₂ | 0 | 0 | -1 | -2 | 0 | -1 | | NaCℓ | -1 | -1 | -1 | -1 | -7 | -7 | | KCℓO | +1 | +1 | +1 | +1 | -1 | +3 | | HCℓO₄ | +7 | +7 | +3 | +3 | +7 | +7 |

Apenas a Alternativa (A) apresenta a sequência correta e completa dos números de oxidação calculados. As demais alternativas contêm um ou mais valores incorretos, indicando erros na aplicação das regras de Nox para as respectivas substâncias.

Conclusão

A determinação correta dos números de oxidação do elemento cloro nas substâncias gás cloro (Cℓ₂), cloreto de sódio (NaCℓ), hipoclorito de potássio (KCℓO) e ácido perclórico (HCℓO₄), seguindo as regras fundamentais de Nox, resultou na sequência 0, -1, +1 e +7, respectivamente. Essa sequência corresponde exatamente à apresentada na alternativa (A), demonstrando a importância da aplicação precisa dessas regras para a análise de compostos químicos e para a compreensão de seu comportamento em reações de oxirredução.

Alternativa A.