Acerte os coeficientes das equações iônicas:
Passo 1
O enunciado pede para acertar (balancear) os coeficientes da equação iônica abaixo. As espécies fornecidas são:
Pergunta explícita: obter os coeficientes estequiométricos inteiros (mínimos) que tornam a equação balanceada em massa e carga.
Informações relevantes do enunciado:
Passo 2
Estratégia escolhida (explicação didática do método): vamos usar o método das semi-reações (meio-reações de oxidação e redução), porque aqui há mudança de estados de oxidação (o iodo passa de íon para molécula diatômica e o nitrogênio muda de um óxido para outro). O método das semi-reações funciona bem para equações iônicas em meio ácido (há
presente) e garante balanceamento de átomos e cargas. Breve lembrete sobre conceitos:
- Número de oxidação: é um número fictício que nos ajuda a ver ganho/perda de elétrons. Quando um átomo aumenta seu número de oxidação, ele foi oxidado (perdeu elétrons). Quando diminui, foi reduzido (ganhou elétrons).
- No método de semi-reações, escrevemos separadamente a semi-reação de oxidação e a de redução; balanceamos átomos (exceto
e ), depois com , com (por ser meio ácido) e finalmente as cargas com elétrons . Em seguida igualamos o número de elétrons trocados e somamos as semi-reações.
Agora identificamos as variações de oxidação:
- Para
: cada em tem número de oxidação ; em cada I tem . Então vai de para : ocorre oxidação (perda de 1 elétron por átomo de I). - Para
: calcule número de N em . Cada O é , então . Em , . Logo : redução (ganho de 1 elétron por nitrogênio).
Passo 3
Escrevendo e balanceando a semi-reação de oxidação (iodo):
Escrevemos inicialmente apenas a transformação dos elementos que mudam:
Escrevemos inicialmente apenas a transformação dos elementos que mudam:
Balanceamento de átomos de I: precisamos de 2 íons
para formar uma molécula
. Então:
Agora balanceamos a carga colocando elétrons
. Lado esquerdo a carga é
. Lado direito
é neutro (0). Para equilibrar a carga, devemos produzir
elétrons no lado direito (elétrons vão para o produto porque foi oxidação):
Verificação rápida: carga esquerda
, carga direita
. Átomos de I: 2 = 2. Semi-reação de oxidação final:
Passo 4
Escrevendo e balanceando a semi-reação de redução (nitrogênio):
Transformação principal:
Transformação principal:
Balanceamos N (já está 1 e 1). Agora balanceamos oxigênios: lado esquerdo tem 2 O, lado direito tem 1 O (em
). Para igualar O, adicionamos
ao lado com menos oxigênios — aqui colocamos
ao lado direito para que o total de O fique 2 de cada lado:
Agora balanceamos H usando
(meio ácido): lado direito tem
H no
, então adicionamos
ao lado esquerdo:
Agora balanceamos cargas com elétrons. Calcule cargas:
- Lado esquerdo:
tem carga , mais dá ; total . - Lado direito:
e são neutros, carga .
Para equilibrar, devemos adicionarelétron ao lado esquerdo (elétron reduz a carga positiva), ou equivalentemente escrever o elétron no lado esquerdo porque é uma semi-reação de redução (consome elétron):
Verificação: carga esquerda
; carga direita
. Átomos: N 1=1, O 2=1+1, H 2=2. Semi-reação de redução final:
Passo 5
Igualar o número de elétrons trocados entre as semi-reações para somá-las sem deixar elétrons livres. A semi-reação de oxidação produz
e a de redução consome
. O menor múltiplo comum é
. Portanto multiplicamos a semi-reação de redução por
(para consumir
):
Multiplicando por
:
resulta em
A semi-reação de oxidação (relembrando) é
Passo 6
Somamos as duas semi-reações multiplicadas, cancelando os elétrons
:
Somando lado a lado:
Lado esquerdo total:
Lado esquerdo total:
Lado direito total:
Cancelamos
em ambos os lados, obtendo a equação global:
Passo 7
Verificação final (contagem de átomos e carga):
- I: esquerdo
(dois ), direito em → OK. - N: esquerdo
(dois ), direito (dois ) → OK. - O: esquerdo
(dos ), direito (dois com 1 O cada e duas com 1 O cada) → OK. - H: esquerdo
(quatro ), direito (duas têm 4 H) → OK. - Carga total: esquerdo
. Direito (0) + (0) + (0) = 0 → cargas equilibradas.
Os coeficientes são inteiros mínimos (não há fator comum maior que
para todos). Portanto a equação balanceada final é: