Interação entre permanganato e compostos de cromo(III)
A viabilidade termodinâmica de reações redox entre compostos de cromo e manganês é determinada pelos seus potenciais-padrão. Como o potencial do íon permanganato (+1,51 V) é superior ao do íon dicromato (+1,33 V), o permanganato de potássio é capaz de atuar como agente oxidante em relação aos sais de cromo(III).
Ao misturar soluções acidificadas de permanganato de potássio e sulfato de cromo(III), a reação ocorre espontaneamente. A cor roxa do permanganato desaparece e a solução adquire a cor laranja, característica do dicromato resultante.
Em meio fortemente ácido, os produtos da reação são o dicromato de potássio, o ácido dicrómico e o sulfato de manganês(II). A reação inversa — a oxidação de íons manganês(II) por dicromato — não ocorre sob condições padrão, pois o dicromato é um oxidante mais fraco e requer condições drásticas (por exemplo, ebulição ou a presença de catalisadores específicos).
Transformações de hidroxocomplexos de cromo(III)
O cromo(III) em meio alcalino é capaz de formar hidroxocomplexos solúveis, por exemplo, a solução verde de tetrahidroxodiaquacromato(III) de potássio. As propriedades químicas desse complexo dependem do reagente adicionado:
- Ação do peróxido de hidrogênio. Ao adicionar H₂O₂ ao hidroxocomplexo em meio alcalino, ocorre a oxidação do cromo(III) a cromo(VI). Visualmente, isso se manifesta pela mudança na cor da solução de verde para amarelo, o que indica a formação de íons cromato.
- Ação de ácidos. A introdução de excesso de ácido sulfúrico leva à destruição completa do íon complexo. Como resultado, o meio torna-se ácido e a solução muda de cor para roxo (ou verde-acinzentado), indicando a formação de íons cromo(III) hidratados livres na forma de sulfato de cromo.
Propriedades redox do cobre(II)
Os íons de cobre(II) também exibem propriedades redox e de complexação interessantes. Na interação entre uma solução de sulfato de cobre(II) e iodeto de potássio, o cobre atua como agente oxidante.
O íon cobre(II) oxida o íon iodeto a iodo molecular livre, enquanto ele próprio é reduzido a cobre(I). O iodeto de cobre(II) formado nesse processo é extremamente instável e decompõe-se instantaneamente em iodeto de cobre(I) e iodo livre. Observa-se a precipitação de um precipitado branco de iodeto de cobre(I), que é frequentemente mascarado pela cor castanha da solução, devido à presença de iodo molecular liberado.
Além disso, o cobre em soluções de sais pode ser deslocado por metais mais ativos. Por exemplo, uma moeda de ferro colocada em uma solução de sulfato de cobre fica coberta com uma camada vermelha de cobre metálico, pois o ferro está à esquerda na série eletroquímica de reatividade. A prata, sendo um metal menos ativo, não reage com o sulfato de cobre.
Teoria de coordenação no exemplo de complexos
Um exemplo clássico de isomerismo de hidratação é o cloreto de cromo(III) hexahidratado. Sua estrutura pode ser facilmente comprovada por meio da reação de precipitação dos íons cloreto da esfera externa com nitrato de prata:
- Isômero verde. Ao adicionar nitrato de prata a um mol dessa substância, precipita-se apenas 0,1 mol de cloreto de prata (na reação de quantidades equimolares na proporção de 1:1). Isso prova que há apenas um íon cloro na esfera externa. A fórmula do complexo é cloreto de diclorotetraaquacromato(III) di-hidratado.
- Isômero roxo. A interação com o nitrato de prata produz um precipitado na proporção molar de 1:3, portanto, todos os três íons cloreto estão na esfera externa. O complexo é o cloreto de hexaaquacromo(III).
As propriedades de coordenação também são características do cobre(II), que forma complexos com número de coordenação 4. Exemplos incluem compostos com metilamina monodentada e etilenodiamina bidentada, que forma ciclos quelatos intramoleculares particularmente estáveis.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais produtos são formados na redução do permanganato de potássio em diferentes meios (ácido, neutro, alcalino)?
Os produtos da redução do permanganato de potássio dependem do pH do meio, embora nas fontes descritas haja reações apenas para os meios ácido e neutro.
- Meio ácido — formam-se sais de manganês(II), em particular o cátion $Mn^{2+}$ (por exemplo, na forma de sulfato de manganês $MnSO_4$).
- Meio neutro — precipita óxido de manganês(IV) ($MnO_2$).
- Meio alcalino — menciona-se o uso de hidróxido de potássio ($KOH$) para criar o meio, mas os produtos específicos da redução do permanganato não são detalhados no texto.
Para memorizar as cores dos compostos de cromo, use a associação: «Cromato — como um solzinho (amarelo, meio alcalino), dicromato — como uma laranja (laranja, meio ácido)».
Questões de aulas e exames
Por que o dicromato de potássio não oxida o sulfato de manganês em condições normais?
Devido à diferença nos potenciais de oxidação. O potencial de redução do permanganato (+1,51 V) é maior do que o do dicromato (+1,33 V), portanto, o dicromato não é um oxidante forte o suficiente para converter Mn²⁺ em MnO₄⁻ sem catalisadores.
Qual é a cor do precipitado formado na reação entre o sulfato de cobre(II) e o iodeto de potássio?
Forma-se um precipitado de iodeto de cobre(I), que por si só é branco, mas que na solução fica mascarado pela cor castanha do iodo molecular liberado.
Como os isômeros do cloreto de cromo(III) hexahidratado diferem uns dos outros?
Eles diferem na distribuição de moléculas de água e íons cloreto entre as esferas de coordenação interna e externa do complexo, o que afeta sua cor (verde ou roxo) e sua reatividade química com o nitrato de prata.
O que mais estudar sobre o tema
- Problemas de cálculo sobre a variação da massa de uma placa (ou fio) metálica durante o deslocamento de metais de soluções de sais.
- Fusão oxidativa alcalina do óxido de cromo(III) com a formação de cromatos.
- Redução aluminotérmica de cromatos.
- Reações de oxidação de compostos de ferro(II) por dióxido de nitrogênio e ácido nítrico.
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