A análise do ferro em um minério pode ser realizada por método volumétrico, utilizando-se dicromato de potássio.
A reação envolvida nesse método, na sua forma iônica, pode ser expressa pela equação a seguir:
O balanceamento correto da equação permite obter coeficientes, respectivamente, iguais a:
a)
.
b) 6, 2, 14, 6, 2, 7 .
c)
.
d)
.
A reação envolvida nesse método, na sua forma iônica, pode ser expressa pela equação a seguir:
a)
b) 6, 2, 14, 6, 2, 7 .
c)
d)
Passo 1
O enunciado nos dá a reação iônica não balanceada
e pede os coeficientes estequiométricos, na ordem em que aparecem os reagentes e produtos na equação: respectivamente para
,
,
,
,
e
. As alternativas apresentam seis números nessa mesma ordem; precisamos encontrar quais são eles para a equação balanceada.
Passo 2
Vamos usar o método das semi-reações (half-reaction) em meio ácido — esse é o procedimento padrão para balancear reações redox em solução ácida. Antes de aplicar, um pequeno resumo do método, bem didático:
- Identificamos qual espécie é oxidada (perde elétrons) e qual é reduzida (ganha elétrons).
- Escrevemos a semi-reação de oxidação e a de redução separadamente.
- Para cada semi-reação, balanceamos:
- Todos os átomos, exceto H e O.
- O oxigênio adicionando
. - O hidrogênio adicionando
(em meio ácido). - A carga adicionando elétrons
.
- Igualamos o número de elétrons trocados multiplicando as semi-reações por fatores inteiros apropriados.
- Somamos as semi-reações e simplificamos coeficientes comuns.
Cada passo acima é necessário para garantir conservação de massa e carga.
Passo 3
Identificamos as semi-reações a partir da equação dada.
Oxidação (Fe fica de +2 para +3):
Essa semi-reação mostra perda de um elétron. Para balancear a carga:
(Explicação: lado esquerdo tem carga
, lado direito tem
; adicionando
a direita reduz a carga para
.)
Redução (dícrômato
forma
):
Escrevemos a forma básica da transformação:
Escrevemos a forma básica da transformação:
Balanceamos os cromo primeiro: há 2 átomos de Cr no reagente, então colocamos coeficiente 2 no produto:
Agora balanceamos oxigênios: há 7 oxigênios no reagente, então adicionamos
moléculas de
no produto para balancear O:
Depois balanceamos hidrogênios: cada
tem 2 H, logo há
H no lado direito; colocamos
no lado esquerdo:
Agora balanceamos a carga adicionando elétrons. Calculamos cargas: lado esquerdo: carga de
é
e de
é
, total
. Lado direito:
vezes
dá
; as moléculas de água são neutras, total
. Para igualar, precisamos diminuir a carga do lado esquerdo de
para
, ou seja, adicionamos
elétrons ao lado esquerdo? Atenção: adicionar elétrons reduz a carga do lado onde são adicionados. Para que o lado esquerdo passe de
para
, devemos adicionar
no lado esquerdo? Vamos raciocinar com cuidado:
- Lado esquerdo antes de elétrons:
. - Se adicionarmos
ao lado esquerdo, sua carga fica , que coincide com o lado direito .
Portanto a semi-reação completa de redução é:
(Resumo: a semi-reação de redução requer
elétrons.)
Passo 4
Agora igualamos o número de elétrons trocados entre as duas semi-reações. A semi-reação de oxidação fornece
por
; a de redução consome
. Multiplicamos a semi-reação de oxidação por
para igualar elétrons:
Oxidação multiplicada por
:
Redução (já):
Somamos as duas semi-reações; os
se cancelam:
Essa é a equação balanceada final.
Passo 5
Verificação (sempre verifique átomos e carga):
- Cromo:
átomos em ambos os lados. - Ferro:
átomos em ambos os lados. - Oxigênio: reagente tem
(do ); produto tem (nas ). - Hidrogênio: reagente tem
(nos ); produto tem (nas ). - Carga total: lado esquerdo:
? Isso parece estranho — vamos calcular com calma usando cargas individuais: -
: carga . -
: carga . -
: carga .
Soma:. Isso está errado comparado ao outro lado? Calma, ao verificar a carga devemos considerar que usualmente removemos os elétrons quando somamos semi-reações; entretanto a soma correta da equação balanceada deve apresentar mesmo total de carga em ambos lados. Vamos calcular o lado direito: -
: carga . -
: carga . -
: carga .
Soma:.
Portanto ambos os lados têm carga. Isso confirma conservação de carga. (Observação: a carga total grande e positiva é normal porque temos muitos cátions; o importante é que seja igual nos dois lados.)
-
Tudo confere: equação balanceada está correta.
Passo 6
Concluímos quais são os coeficientes, na ordem pedida (
,
,
,
,
,
): são
. Isso corresponde à alternativa (a). Vai dar certo na prova — respira, você segurou a técnica!
Resposta
(a)