Reações de simples troca (deslocamento): conceito, exemplos e aplicações

As reações de simples troca ocorrem quando um elemento químico, em estado livre, reage com um composto, deslocando outro elemento desse composto e assumindo seu lugar. Esse processo depende diretamente da reatividade dos elementos envolvidos.

Esse tipo de reação está presente em diversos contextos do cotidiano. Elas são fundamentais na metalurgia, para obtenção de metais puros, explicam processos como a corrosão, estão na base de dispositivos como pilhas e baterias, entre outros.

Neste texto, você entenderá o conceito das reações de dupla troca, as filas de reatividade e como prever se uma reação ocorre, bem como os principais tipos de simples troca e aplicações. Acompanhe abaixo.

Conceitos

As reações de simples troca, ou reações de deslocamento, são transformações químicas nas quais um elemento livre reage com um composto, substituindo (deslocando) um dos elementos ligados nesse composto.

A forma geral dessas reações químicas pode ser representada de duas maneiras, a depender do tipo de elemento que está reagindo:

• A + BC → AC + B (quando A é um metal e desloca outro metal ou o hidrogênio do composto BC).
• A + BC → BA + C (quando A é um ametal e desloca outro ametal do composto BC).

A diferença fundamental em relação à dupla troca está no fato de que somente um elemento é trocado e a ocorrência depende da reatividade dos elementos. 

Reatividade e a ocorrência da reação

A reatividade é a tendência que um elemento tem de reagir e formar compostos. Nesse sentido, nem toda mistura de reagentes leva a uma reação de simples troca, ou seja, depende da reatividade dos elementos presentes.

Essa tendência é organizada em tabelas conhecidas como filas de reatividade, que listam os elementos em ordem decrescente de reatividade. O elemento mais reativo consegue deslocar um menos reativo de seu composto, mas o contrário não acontece.

Fila de Reatividade

A fila de reatividade pode ser elaborada de maneira simples e intuitiva, agrupando os elementos de acordo com suas famílias químicas, observe:

• Topo da fila: Metais alcalinos (Li, K, Ca, Na, etc.) e alcalino-terrosos (Ca, Mg, etc.) são extremamente reativos;
• Meio da fila: Metais de transição como Fe, Zn, Ni, Sn têm reatividade moderada; e
• Fim da fila: Metais nobres, como Ag, Pt e Au, que raramente reagem e dificilmente deslocam outros.

Uso prático: Se um metal A está acima de outro B na fila de reatividade, A pode deslocar B de seu composto inicial.

Ex.:

Fila de reatividade do hidrogênio

Alguns metais são capazes de deslocar o H⁺ de ácidos ou de água.

• Deslocamento do hidrogênio de ácidos: Metais acima do H na fila (como Zn, Fe, Mg) reagem com ácidos liberando gás hidrogênio. Ex.:

• Deslocamento do hidrogênio da água:
  • A quente/vapor: Metais como Zn ou Fe reagem liberando H₂.
  • A frio: Apenas metais muito reativos (Na, K, Ca).

Quanto mais alto o metal na fila, maior sua capacidade de deslocar H.

Fila de reatividade dos ametais

Entre ametais, a reatividade é mais notável entre os halogênios (grupo 17). A ordem de reatividade é:

F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂

Assim, um halogênio mais reativo desloca outro menos reativo de sais ou ácidos. Ex.:

Tipos comuns de reações de simples troca

As reações de simples troca podem envolver o deslocamento de um metal, do hidrogênio (de ácidos ou da água) ou de um ametal, sempre seguindo a ordem de reatividade dos elementos. Observe a seguir os principais tipos: 

• Deslocamento de metal por metal: um metal mais reativo substitui outro menos reativo em um sal ou óxido. Ex.:

• Deslocamento de hidrogênio de ácidos por metal: ocorre a liberação de gás H₂. Ex.:

• Deslocamento de hidrogênio da água por metal: pode ocorrer a frio com metais muito reativos ou a quente com outros menos reativos. Ex.:

• Deslocamento de ametal por outro ametal: comum entre halogênios, em que um mais reativo substitui outro menos reativo em um composto. Ex.:

Reações redox e a simples troca

As reações de simples troca são sempre reações de oxirredução (redox). Nesse caso, pode-se observar algumas características como:

• O elemento livre é oxidado (perde elétrons) ou reduzido (ganha elétrons) durante o deslocamento;
• Agente redutor: aquele que se oxida; e
• Agente oxidante: aquele que se reduz.

Exemplo:

Logo:

• Zinco: Nox 0 → +2 (oxidação) → agente redutor; e
• Cobre: Nox +2 → 0 (redução) → agente oxidante.

Escrevendo e balanceando equações de simples troca

A partir dos reagentes que foram utilizados na reação de interesse, é fundamental prever o produto com base na fila de reatividade. Assim, monta-se a equação química com os reagentes e produtos identificados, verificando a fórmula correta de cada substância. Exemplo:

Em seguida, inicia-se o balanceamento, ajustando os coeficientes para igualar o número de átomos de cada elemento nos dois lados da reação. Ele pode ser realizado pelo método da tentativa, ajustando coeficientes, ou pelo método redox, quando há variação complexa de Nox.

Para a reação acima, utilizando-se do método da tentativa, temos:

1-    Listar os elementos a balancear:

Al, Fe e O.

2-    Comece pelos que aparecem em menor número de substâncias.
Fe e Al aparecem em menos compostos que o O (oxigênio está em dois óxidos).

• No reagente: Fe₂O₃ tem 2 Fe e 3 O; há 1 Al metálico.
• No produto: Al₂O₃ tem 2 Al e 3 O; há 1 Fe metálico.

3-    Balanceie o ferro (Fe) primeiro.

Há 2 Fe no Fe₂O₃ (esquerda) e 1 Fe (direita). Coloque coeficiente 2 no Fe metálico:

4-    Balanceie o alumínio (Al).

Há 1 Al (esquerda) e 2 Al em Al₂O₃ (direita). Coloque coeficiente 2 no Al metálico:

5-    Verifique o oxigênio (O).

Esquerda: 3 O em Fe₂O₃. Direita: 3 O em Al₂O₃. Já está balanceado.

6-    Conferência final (contagem de átomos):

• Al: esquerda 2, direita 2. (ok)
• Fe: esquerda 2, direita 2. (ok)
• O: esquerda 3, direita 3. (ok)

Equação balanceada (por tentativas):

Aplicações e contextualização

As reações de simples troca estão presentes em diversos contextos do cotidiano e da tecnologia, por exemplo:

• Metalurgia: Uso de metais mais reativos para reduzir óxidos e extrair metais menos reativos (ex.: alumínio deslocando ferro na produção de aço);
• Corrosão: O ferro em contato com metais mais reativos pode oxidar mais rápido;
• Pilhas eletroquímicas: Baseadas no deslocamento espontâneo de íons metálicos, gerando energia elétrica; e
• Limpeza e tratamento de superfícies: Ácidos removem óxidos metálicos liberando H₂.

Diferenças entre as reações de simples troca e de dupla troca

Existem algumas diferenças sutis entre as reações de simples troca e as de dupla troca. O quadro a seguir apresenta uma comparação esquematizada entre elas.

Resolvendo questões de simples troca

Para a resolução de questões envolvendo reações de simples trocas é importante seguir alguns passos:

• Identificar reagentes: ver se um é elemento livre e outro é composto;
• Checar a fila de reatividade: se o elemento livre é mais reativo, a reação ocorre;
• Cuidado com pegadinhas: se o elemento livre é menos reativo, não ocorre reação; e
• Cálculos estequiométricos: embora menos frequentes, podem pedir massas ou volumes de gás H₂ liberados.

Questões do vestibular sobre reações de simples troca

Colégio Naval – CN (2005)

Qual das opções abaixo representa uma reação de deslocamento?

A) Na₂S04 + Ba(OH)₂ ⟶ 2 Na(0H) + BaSO₄
B) HNO₃ + NH₄OH ⟶ NH₄NO₃ + H₂0
C) CaCO₃ ⟶ CaO + CO₂
D) 2 HCl + Zn ⟶ ZnCl₂ + H₂
E) NH₃ + H₂0 ⟶ NH₄OH 

FIP-Moc Saúde 2015/2

A figura acima ilustra uma reação de

A) Simples troca
B) Síntese
C) Dupla Troca
D) Adição
E) Substituição.

UECE 2023.1 (2ª Fase)

O elemento químico sódio (Na) é um metal alcalino, fundamental para as funções do organismo, pois equilibra a quantidade e a distribuição da água no corpo, ajudando, assim, a regular a pressão arterial.

Quando um pedaço desse metal é diretamente introduzido na água, ocorre uma reação química violenta, desprendendo o gás:

A) O₂
B) H₂
C) Na₂O
D) NaO

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