Question

(FUVEST-SP) O material cerâmico YBa2Cu3O7, supercondutor a baixas temperaturas, é preparado por tratamento adequado da mistura Y2O3, BaCO3 e CuO. Nesse supercondutor, parte dos átomos de cobre tem número de oxidação igual ao cobre no CuO; a outra parte tem número de oxidação incomum. a) Dê o número de oxidação do ítrio, do bário e do cobre nos compostos usados na preparação do material cerâmico? b) Calcule os números de oxidação do cobre no composto YBa2Cu3O7.

Answer 1

Resposta:

a) Nox(Y) = +3, Nox(Ba) = +2, Nox(Cu) = +2.

b) Há 2 átomos de cobre com nox +2 e 1 com nox +3.

Explicação:

a) Os átomos de oxigênio, em óxidos comuns, apresentam nox -2. Dessa forma:

- Y₂O₃:

   $2\cdot nox(Y)+3\cdot nox(O)=0\\\\2\cdot nox(Y)+3\cdot (-2)=0\\\\2\cdot nox(Y)-6=0\\\\2\cdot nox(Y)=\dfrac{6}{2}\Longrightarrow \boxed{nox(Y)=+3}$

- CuO:

   $nox(Cu)+nox(O)=0\\\\nox(Cu)+(-2)=0\\\\\boxed{nox(Cu)=+2}$

- BaCO₃: Aqui, basear-se apenas pelo nox do oxigênio não seria suficiente, por termos outros dois átomso (Ba e C). Sabendo-se que Ba é um metal alcalino-terroso, já podemos afirmar diretamente que seu nox é +2. De outra forma, poderíamos lembrar que o nox dos carbonatos (CO₃²⁻) é -2. Assim,

   $nox(Ba)+nox(CO_3)=0\\\\nox(Ba)+(-2)=0\\\\\boxed{nox(Ba)=+2}$

b) Já descobrimos o nox de Y, Ba e sabemos que o de O é -2. Além disso, o enunciado diz que os átomos de cobre podem apresenter nox diferentes entre si. Logo, para o composto dado, considerando cada átomo de cobre diferente em número de oxidação:

   $nox(Y)+2\cdot nox(Ba)+nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+nox(Cu_{(3)})+7\cdot nox(O)=0\\\\(+3)+2\cdot (+2)+nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+nox(Cu_{(3)})+7\cdot (-2)=0\\\\3+4+nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+nox(Cu_{(3)})-14=0\\\\\boxed{nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+nox(Cu_{(3)})=7}$

Agora, temos que analisar o que diz o enunciado. Ele diz que parte dos átomos de cobre no composto tem nox +2 e outra parte tem um número de oxidação comum. Assim, pelo menos um desses átomos tem nox +2. Considerando que um deles tem esse nox:

   $nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+nox(Cu_{(3)})=7\\\\nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})+2=7\\\\nox(Cu_{(1)})+nox(Cu_{(2)})=5$

Agora, as únicas opções que temos para que a soma seja 5 são: +1 e +4 ou +2 e +3. Considerando-se que a parte, com número de oxidação incomum, apresenta apenas um valor de nox, não poderíamos considerar a resposta +1 e +4. Com isso, a opção restante passa a ser +2 e +3.

Portanto, os números de oxidação do cobre no composto são +2, +2 e +3.