Analise a reação e determine a espécie que oxida, reduz, agente oxidante e redutor. Em seguida faça o balanceamento redox das reações abaixo:
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede:
- identificar a espécie que se oxida e a que se reduz;
- identificar o agente oxidante e o agente redutor;
- balancear a reação redox.
Informações relevantes dadas: as fórmulas dos reagentes e produtos na reação acima. Não há outras substâncias ocultas; assumimos meio ácido (porque aparece
e
).
Passo 2
Vamos calcular os números de oxidação (NOX) dos elementos importantes para saber quem perde e quem ganha elétrons. Regras usadas (rápidas e amigas): oxigênio costuma ter NOX
(exceto em peróxidos), hidrogênio com não-metais tem
; a soma dos NOX numa espécie neutra é
.
- Para
: seja o NOX do nitrogênio. Temos
Isto é
. Logo
em
tem NOX
.
- Para
: seja o NOX do nitrogênio. Temos
Logo
em
tem NOX
.
- Para o fósforo em
: seja o NOX do fósforo. Temos
Isto é
. Logo
em
tem NOX
.
- Para o fósforo elementar em
, como é elemento simples, NOX .
Passo 3
Interpretação dos NOX:
- Nitrogênio vai de
(em ) para (em ): ganhou elétrons → foi reduzido. - Fósforo vai de
(em ) para (em ): perdeu elétrons → foi oxidado.
Portanto:
- Espécie que se oxida:
. - Espécie que se reduz:
(o nitrogênio). - Agente oxidante (quem oxida o outro, isto é, é reduzido):
. - Agente redutor (quem reduz o outro, isto é, é oxidado):
.
Passo 4
Agora vamos escrever as semi-reações (meio ácido). Primeiro a semi-reação de oxidação para um átomo de fósforo (formulamos com íon fosfato/H
PO
e balanceamos com água, H
e elétrons):
Partimos de
. Balanceamento por etapas:
- Balancear P: ok (1 P de cada lado).
- Balancear O adicionando água: adicionar
águas ao lado esquerdo para fornecer O:
- Balancear H com H
: à esquerda temos H; à direita H na ; faltam H do lado direito, ou melhor escrevemos:
- Balancear carga com elétrons: carga à esquerda
; à direita (de ). Para equilibrar, colocamos no lado direito para neutralizar? Lembrete: se o lado direito tem carga positiva, adicionamos elétrons àquele lado para igualar. Então:
Verificação rápida de cargas: esquerda
; direita
(
neutra
,
é
,
é
).
Esta é a semi-reação de oxidação por átomo de P: cada
perde
elétrons.
Passo 5
Semi-reação de redução:
(usamos
porque
em solução ácida fornece
+
).
Balanceamento por etapas:
- Balancear N: 1 de cada lado.
- Balancear O adicionando água: esquerda tem 3 O; direita em
tem 1 O; faltam 2 O à direita → adicionamos ao lado direito:
- Balancear H com H
: direita tem H, então adicionamos ao lado esquerdo:
- Balancear carga com elétrons: carga à esquerda é
. À direita é . Para equilibrar, adicionamos ao lado esquerdo (porque a esquerda está mais positiva, então colocamos elétrons ali):
Verificação: carga esquerda
; direita
. Cada nitrato aceita
elétrons.
Passo 6
Igualar elétrons transferidos entre as duas semi-reações. Temos:
- Oxidação por
: por . - Redução por
: por .
Mínimo múltiplo comum de
e
é
. Então:
- Multiplicamos a semi-reação de oxidação por
(3 × 5e⁻ = 15e⁻). - Multiplicamos a semi-reação de redução por
(5 × 3e⁻ = 15e⁻).
Multiplicando:
Oxidação (×3):
Redução (×5):
Passo 7
Somamos as duas semi-reações e cancelamos
:
Somando:
Elétrons
se cancelam. Agora simplificamos
e
:
- Subtraindo
de ambos os lados: sobram no lado esquerdo. - Subtraindo
de ambos os lados: sobram no lado esquerdo.
Ficamos com a equação iônica:
Passo 8
Retornamos às espécies moleculares originais. Os íons
correspondem a
(uma molécula de ácido nítrico). Na equação temos
→
. Além disso, atualmente aparece
(átomos de P) no lado esquerdo, mas o enunciado tem
. Para ter coeficientes inteiros com
, multiplicamos toda a equação por
(assim
).
Multiplicando por
:
Convertendo
para
e
para
, obtemos a equação molecular balanceada:
Passo 9
Verificação rápida de conservação de átomos (para confirmar):
- P:
à esquerda; direita em . - N: esquerda
(em ); direita (em ). - H: esquerda
(em ) + (em ) = ; direita (em ). - O: esquerda
(em ) + (em ) = ; direita (em ) + (em ) = .
Tudo confere.
Resposta
Espécie que se oxida:
Espécie que se reduz: (o nitrogênio)
Agente oxidante:
Agente redutor:
Equação balanceada:
Espécie que se reduz:
Agente oxidante:
Agente redutor:
Equação balanceada: