11.4 Dé a equação balanceada para a obtençảo do magnésio a partir da dolomita.

Passo 1

Enunciado: dar a equação balanceada para a obtenção do magnésio a partir da dolomita.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado: a matéria-prima é a dolomita. Vou usar a fórmula química da dolomita, que é conhecida como \mathrm{CaMg(CO_3)_2}.
O que se pede: a equação química balanceada que descreve a obtenção do magnésio a partir dessa dolomita.

Passo 2

Entendimento das unidades químicas envolvidas (pedaço de teoria simples e prática). A dolomita contém dois grupos carbonato \mathrm{CO_3}, por isso, quando sofre calcinação (decomposição térmica) cada unidade \mathrm{CO_3} libera \mathrm{CO_2}. Assim a decomposição térmica básica da dolomita pode ser escrita inicialmente como uma reação de decomposição: escrevemos a fórmula da dolomita no lado dos reagentes e os óxidos correspondentes mais o dióxido de carbono no lado dos produtos.

Passo 3

Escrevendo e balanceando a reação de calcinação (decomposição térmica) da dolomita: cada molécula de \mathrm{CaMg(CO_3)_2} dá um óxido de cálcio \mathrm{CaO}, um óxido de magnésio \mathrm{MgO} e dois \mathrm{CO_2}, pois há dois radicais \mathrm{CO_3}. A equação balanceada é
\mathrm{CaMg(CO_3)_2 \rightarrow CaO + MgO + 2CO_2}
Verificação simples da conservação de átomos nessa decomposição: conte os átomos de cada espécie à esquerda e à direita. À esquerda temos 1 Ca, 1 Mg, 2 C (porque há dois \mathrm{CO_3}) e 2\cdot 3 = 6 O. À direita temos 1 Ca em \mathrm{CaO}, 1 Mg em \mathrm{MgO}, 2 C em 2\mathrm{CO_2} e 1 + 1 + 2\cdot 2 = 6 O. Está balanceada.

Passo 4

Agora o passo de redução: para obter o magnésio metálico a partir do \mathrm{MgO} obtido, um processo industrial comum é o processo Pidgeon, que usa silício (geralmente de ferrossilício) como agente redutor em presença de óxido de cálcio como fundente. Uma equação simples que representa a redução (considerando a mistura de óxidos 2\mathrm{CaO}+2\mathrm{MgO}) é
\mathrm{2CaO + 2MgO + Si \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4}
Aqui \mathrm{Ca_2SiO_4} é um silicato de cálcio que forma o escória (subproduto sólido) que fica separado do magnésio metálico.
Verificação da conservação de átomos na reação de redução: à esquerda temos 2 Ca, 2 Mg, 1 Si e 2+2=4 O; à direita temos 2 Mg, 2 Ca em \mathrm{Ca_2SiO_4}, 1 Si e 4 O. Está balanceada.

Passo 5

Combinação das duas etapas numa equação global direta a partir da dolomita: para fornecer os 2 \mathrm{CaO} e 2 \mathrm{MgO} que aparecem na reação de redução precisamos de 2 unidades de dolomita calcina-das. Multiplicando a equação de calcinação por 2 e somando com a reação de redução obtemos a equação global. Passo a passo:
Multiplicando a calcinação por 2:
\mathrm{2\,CaMg(CO_3)_2 \rightarrow 2CaO + 2MgO + 4CO_2}
Somando com a redução
\mathrm{2CaO + 2MgO + Si \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4}
os termos 2CaO e 2MgO aparecem nos dois lados e se combinam para dar a equação global:
\mathrm{2CaMg(CO_3)_2 + Si \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4 + 4CO_2}
Verificação final da equação global: conte átomos à esquerda e à direita. À esquerda: Ca =2, Mg =2, Si =1, C =4 (porque 2\times 2), O total =2\times 6=12. À direita: Ca =2 em \mathrm{Ca_2SiO_4}, Mg =2, Si =1, C =4 em 4\mathrm{CO_2}, O total =4 (em \mathrm{Ca_2SiO_4}) + 4\cdot 2=8 (em 4\mathrm{CO_2}) =12. Está tudo balanceado. Força aí — agora você tem a reação completa que mostra como se obtém magnésio a partir da dolomita.

Resposta

\mathrm{CaMg(CO_3)_2 \rightarrow CaO + MgO + 2CO_2}
\mathrm{2CaO + 2MgO + Si \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4}
\mathrm{2CaMg(CO_3)_2 + Si \rightarrow 2Mg + Ca_2SiO_4 + 4CO_2}

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