Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
O enunciado dá a equação não balanceada em meio ácido:
O que se pede é balancear essa reação redox. Informações relevantes fornecidas:
- Estão presentes íons de ferro nas formas
e . - Está presente o íon permanganato
que vira . - O meio é ácido (há
no enunciado), logo podemos usar água e prótons para balancear oxigênios e hidrogênios. - A técnica indicada no enunciado é o método das semi-reações (half-reactions).
Passo 2
Vamos identificar o que é oxidado e o que é reduzido, encontrando as variações de número de oxidação (explico o raciocínio passo a passo).
- Para o ferro:
passa a . Isso corresponde à perda de um elétron por átomo de ferro. Escrevendo em termos de elétrons:
Aqui a seta mostra a semi-reação de oxidação; o
aparece para conservar carga.
- Para o manganês: no
cada oxigênio é , então a soma de quatro oxigênios é . Para que o íon tenha carga , o manganês deve ter oxidação . Em o manganês está em . Portanto há ganho de elétrons (redução de para é ganho de 5 elétrons). Vamos montar a semi-reação de redução.
Passo 3
Balancear a semi-reação de redução de
para
em meio ácido, passo a passo.
- Balancear o átomo de Mn (já está): uma molécula de
dá um . - Balancear oxigênios adicionando água:
tem 4 oxigênios, então adiciona-se moléculas de no lado que precisa de oxigênios (aqui colocaremos as águas no produto, ou seja, vamos formar água no produto). Para ficar claro, escolhemos a forma padrão:
- Balancear hidrogênios adicionando
: o lado dos produtos tem hidrogênios, logo adicionamos no outro lado:
- Balancear cargas adicionando elétrons: a carga do lado esquerdo é
. A carga do lado direito é . Para igualar as cargas, precisamos adicionar elétrons ao lado com maior carga positiva (lado esquerdo atualmente tem +7, lado direito +2 — na prática adicionamos elétrons ao lado esquerdo para reduzir a carga total esquerda em 5). O arranjo final da semi-reação de redução é:
Passo 4
Já temos a semi-reação de oxidação (do ferro) e de redução (do permanganato). Repetindo:
- Oxidação (Fe):
- Redução (Mn):
Precisamos que o número de elétrons trocados em ambas as semi-reações seja o mesmo para que eles se cancelem ao somar. A semi-reação de oxidação libera
elétron por átomo de
, enquanto a de redução consome
elétrons. Portanto multiplicamos a semi-reação de oxidação por
:
Passo 5
Somar as duas semi-reações (a de oxidação multiplicada por
e a de redução) e cancelar espécies que aparecem dos dois lados.
Somando:
Somando:
Ao somar, os
aparecem em ambos os lados e se cancelam. O resultado combinado é:
Passo 6
Conferir balanço de átomos e cargas (passo extremamente importante na prova — sempre cheque).
- Átomos:
- Ferro:
à esquerda ( ), à direita ( ) — OK. - Manganês:
à esquerda ( ), à direita ( ) — OK. - Oxigênio:
à esquerda (em ), à direita (em ) — OK. - Hidrogênio:
à esquerda (em ), à direita (em hidrogênios de ) — OK.
- Ferro:
- Cargas:
- Soma das cargas à esquerda:
de é , mais de dá , mais de dá total . - Soma das cargas à direita:
de mais de totaliza . Água é neutra. Cargas iguais — OK.
Como átomos e cargas batem, a equação está corretamente balanceada.
- Soma das cargas à esquerda:
Passo 7
Pronto! A reação balanceada em meio ácido é:
Boa! Você fez o caminho clássico: identificar oxidação/redução, montar semi-reações, balancear O e H com
e
, igualar elétrons e somar. Repita esse procedimento em outras questões até ficar automático — você consegue!