A oxidação é popularmente chamada de ferrugem e é identificada pela cor alaranjada ou castanha que fica em grades, janelas, portões e demais objetos feitos de ferro ou metal. Trata-se de um fenômeno da química orgânica que resulta nessas características.
Quando ocorre uma oxidação é o mesmo que dizer que houve uma reação química em que átomo, íon e molécula perderam elétrons.
A exposição do metal ou ferro ao ar e à água gera um processo de desgaste, que é a corrosão. Deste processo corrosivo resulta a ferrugem.
A oxidação vai ocorrer toda vez que um composto orgânico for submetido a um agente oxidante. Por compostos orgânicos entende-se que são substâncias obtidas de organismos vivos e/ ou têm o elemento carbono na sua composição. Já um agente oxidante em termos técnicos ganha elétrons e é a substância que sofre redução, provocando oxidação.
Quando exposto ao ar o vinho transforma-se em vinagre. Esse processo acontece porque o álcool etílico ou etanol presente na bebida entra em contato com o oxigênio, resultando no ácido componente do vinagre. Neste processo o oxigênio é o agente oxidante.
Existem diversos compostos que podem ser submetidos a uma oxidação, mas poucos podem ser agentes oxidantes. Muitos metais encontrados na natureza estão associados ao oxigênio e para promover a separação do oxigênio do metal inicia-se um processo de tratamento e redução de minérios. Contudo, a tendência natural é que os átomos metálicos voltem a associar-se ao oxigênio, adquirindo novamente a sua configuração de baixa energia. Deste processo resulta a oxidação.
Curiosidade: acreditava-se que o oxigênio era o reagente responsável pelo processo químico de reação da ferrugem, por isso recebeu o nome “oxidação”. Após pesquisas, descobriu-se que algumas destas reações ocorrem sem a presença do oxigênio. No entanto, visto que o nome “oxidação” já estava popular, optou-se por deixar esta nomenclatura.
É comum encontrar esclarecimentos sobre oxidação como referência ao termo “oxirredução” (redox). Isto porque as reações que desencadeiam-na ocorrem simultaneamente com as reações de redução com transferência de elétrons.
Todos os metais estão suscetíveis a passar pelo processo de oxidação. Embora a corrosão seja a reação mais conhecida desse tipo de desgaste, também pode haver a combustão.
Combustão e Corrosão
Combustão é o nome dado a uma reação que ocorre quando um combustível passa por um aquecimento. O oxigênio mais um combustível sofre oxidação com liberação de energia, que fornece energia necessária para que o combustível queime, promovendo, assim, uma reação em cadeia.
A combustão pode ser completa ou incompleta. Quando é completa, há oxigênio suficiente e ao final da reação formam-se o dióxido de carbono (CO2) e a água (H2O). Porém, quando a combustão é incompleta, não há oxigênio suficiente e formam-se o monóxido de carbono (CO) e a água (H2O).
Exemplos de combustíveis: carvão, gás natural, gasolina e hidrogênio.
A corrosão ocorre quando há deterioração de metais causada por processos eletroquímicos das reações de oxirredução, que é a transferência de elétrons entre os átomos. Normalmente a corrosão é provocada pelo oxigênio.
Tipos de oxidação orgânica
Oxidação branda
É a oxidação que ocorre com hidrocarbonetos insaturados. Quando o agente oxidante é um composto como o permanganato de potássio (KMnO4) em solução aquosa, diluída e resfriada, neutra ou básica. Nesse caso o oxigênio é obtido a partir do reativo de Baeyer. A oxidação branda pode ser de alcenos ou alcinos.
A reação dos alcenos tem início na decomposição do permanganato e produção do oxigênio. Nela, o oxigênio produzido reage com a dupla ligação do alceno formando um epóxido que através da hidrólise transforma-se em dois grupos OH em carbonos vizinhos (diálcool ou diol vicinal).
A reação dos alcinos forma as dicetonas. Onde houver dois hidrogênios ligados em cada carbono participante da ligação tripla, com exceção do etino (HC≡CH), será formado um aldeído.
Oxidação energética
Os agentes oxidantes energéticos podem romper a ligação dupla dos alcenos. Nesse tipo de oxidação, o permanganato de potássio encontra-se em meio quente e ácido, o que torna a reação mais energética.
Conforme a estrutura do alceno, podem ser formados cetonas e ácidos carboxílicos, mas se o carbono da instauração for primário, ou seja, estiver ligado a apenas um carbono, seu produto será o ácido carbônico (H2CO3), que se decompõe em gás carbônico (CO2) e água (H2O).
Oxidação do Ferro
A oxidação do ferro chama-se ferrugem e pode ter as seguintes reações:
Equação geral: 2Fe + O2 + 2H2O → 2 Fe(OH)2
Quando o ferro perde dois elétrons: Fe(s) → Fe(s) → Fe2+ + 2e-
Quando há redução de O2: O2 + 2 H2O + 4e- → 4OH-