Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
O que o enunciado pede: balancear, pelo método das semi-reações (redox), a reação
Informações dadas (extras que extraí do enunciado):
- Reagentes:
, , . - Produtos:
, , . - Objetivo: achar coeficientes inteiros que equilibram a equação, usando o método das semi-reações (ou seja, identificar oxidação e redução, escrever as semi-reações com elétrons, igualar elétrons e recombinar).
Passo 2
Identificar quem é oxidado e quem é reduzido, usando números de oxidação (explicando devagar).
- Em
(grupo fosfato), o fósforo tem número de oxidação . Explicação rápida: cada oxigênio é , há quatro oxigênios: total ; o íon tem carga , então . - Em
o fósforo é elemento simples, número de oxidação . - Em CO, o oxigênio é
então o carbono vale . - Em
, o carbono vale .
Conclusão: o fósforo passa depara (redução, ganha elétrons) e o carbono passa de para (oxidação, perde elétrons). Logo CO é o agente redutor e o grupo fosfato é o agente oxidante.
Passo 3
Escrever as semi-reações elementares em forma iônica conveniente. Como
contém
e
, vamos usar
para a semi-reação de redução. Também usaremos íons óxido
quando for preciso representar a libertação de oxigênios dos fosfatos.
Semi-reação de redução (cada
reduzindo a P elementar, com formação de óxidos):
Verificação da conservação:
- Átomos: 1 P e 4 O à esquerda e à direita estão OK.
- Carga: esquerda
; direita . Portanto a semi-reação está balanceada em átomos e carga.
Para formar
precisamos de 4 átomos de P, então multiplicamos por 4:
Semi-reação de oxidação (carbono em CO → CO2):
Verificação:
- Átomos: C e O balanceados.
- Carga: CO é neutro e CO2 também; os
aparecem no produto para representar perda de elétrons pelo carbono (oxidação). Esta semi-reação está correta.
Passo 4
Igualar o número de elétrons transferidos: a redução requer
elétrons (veja a semi-reação multiplicada), cada oxidação de uma molécula de CO fornece
elétrons. Para fornecer
elétrons precisamos de
oxidações de CO. Logo multiplicamos a semi-reação de oxidação por
:
Agora somamos a semi-reação de redução (multiplicada por 4) e a de oxidação (multiplicada por 10) para cancelar os elétrons:
Somando (elétrons cancelam):
Passo 5
Agora recolocamos os íons
no contexto do sólido
. Cada fórmula
contém dois grupos
e três
. Para obter
grupos
precisamos de
unidades de
:
Substituindo
na soma das semi-reações obtemos:
Passo 6
Agora precisamos transformar os cátions
e os
gerados em um dos produtos finais
. Observe como isso acontece quimicamente:
-
(sílica) pode aceitar um para formar o ânion silicato :
- Depois
.
Cada molécula de
requer um
, um
(que vem de uma
+ um
). Temos
, então podemos formar
unidades de
consumindo
de
e
de
. Fazendo isso na equação:
Consumindo
das
unidades de
e todos os
, e adicionando
ao lado dos reagentes, obtemos:
Portanto sobra
no produto lado direito. Essas unidades de
já estão contabilizadas quimicamente nos
formados (o balanço atômico final irá confirmar isso). Não é necessário deixar
livre na equação final porque os átomos de oxigênio estarão todos combinados nos produtos neutros (CaSiO3 e CO2).
Passo 7
Simplificando (removendo os íons intermediários e reunindo os produtos neutros), a equação que obtivemos é
Passo 8
Verificação final — checar, elemento por elemento:
- Cálcio: esquerda
; direita em . OK. - Fósforo: esquerda
; direita em . OK. - Silício: esquerda
; direita em . OK. - Carbono: esquerda
; direita em . OK. - Oxigênio: esquerda
unidades de têm O (cada tem 8 O), mais de CO, mais de : total . Direita: em mais em : total . OK.
Tudo confere, portanto a equação está corretamente balanceada.