Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
O enunciado nos dá a reação (em meio básico) com os reagentes e produtos:
O que o problema pede: balancear essa equação pelo método das semi-reações.
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Aparecem as espécies iniciais
, e . - Aparecem como produtos
, , e . - O meio é básico (há
entre os reagentes). - Não há figura nem números adicionais; a tarefa é construir a equação balanceada inteira.
Passo 2
Identificar as mudanças de número de oxidação para localizar semi-reações (isso nos ajuda a decidir quem é oxidado e quem é reduzido). Vou calcular estados de oxidação rapidamente:
- Em
: iodeto é (cada I tem ), logo o Cr deve ser . - Em
: cada O é , somando ; para ter carga o Cr é . Então passa de para (oxidação, perde elétrons). - Em
(no ) para : O total , carga total => I tem . Logo I vai de para (oxidação também, perde elétrons). - Em
(0) para ( ): redução (ganha elétrons). - H
vem de redução de água (ganho de elétrons), se ocorrer.
Conclusão: há duas semi-reações de oxidação (uma envolvendo Cr, outra envolvendo I
) que geram elétrons, e ao menos uma semi-reação de redução (Cl
→ Cl
). Como H
aparece entre os produtos, parte dos elétrons também reduz água formando H
. Vamos escrever e balancear cada semi-reação no meio básico.
Passo 3
Explicação do método e escolha: em meio básico é possível balancear diretamente usando H
O, OH
e elétrons. Regra prática que vou usar:
- Balancear átomos diferentes de H e O primeiro (aqui I e Cr).
- Balancear O adicionando
. - Balancear H adicionando
e depois converter para (ou diretamente usar H2O/OH^- conforme mostrado). - Balancear cargas com elétrons.
Vou escrever as semi-reações já balanceadas em meio básico (faço um pequeno passo em ácido e converto quando for mais claro).
Semi-reação de oxidação do iodo (
):
No meio ácido fica
No meio ácido fica
Convertendo para básico (adiciona-se
e simplifica H
O) obtemos em meio básico:
Verificação rápida de cargas: esquerda
, direita
. OK.
Semi-reação de oxidação do cromo (
):
No meio ácido:
No meio ácido:
Convertendo para básico (adiciona-se
e simplifica) em meio básico:
Verificação de cargas: esquerda
, direita
. OK.
Semi-reação de redução de cloro:
Semi-reação de redução de água formando H
(em básico é conveniente usar a forma):
Passo 4
Agora vamos combinar as semi-reações corretamente. Cada átomo de
fornece um
e três
. Se tomares
moléculas de
, então números de semi-reações de Cr e I são relacionados por
(Cr) e
(I
). Cada semi-reação libera elétrons:
- Cr:
elétrons por oxidado ⇒ elétrons. - I:
elétrons por oxidado ⇒ elétrons.
Total de elétrons gerados pelas oxidações.
As reduções (Cl
e formação de H
) consomem elétrons:
- Cada
consome e (gera ). - Cada mol de
formado consome e .
Sejamo número de mols de reduzidos e o número de mols de formados. Então
Para termos coeficientes inteiros,
precisa ser tal que
seja inteiro. O menor
inteiro que faz isso é
(então
). Vou usar
que corresponde a começar com
.
Passo 5
Multiplico as semi-reações pelo fator adequado (com
):
- Dobro da semi-reação do Cr (módulo 2):
- Seis vezes a semi-reação do I (porque há 6 I
quando ):
Somando essas duas (oxidações) obtemos geração total de elétrons
e consumo total de
igual a
. Então a soma das oxidações dá:
Agora as reduções devem consumir 54 elétrons no total. Sejam
e
tais que
(ou
). A soma das duas reduções escaladas é:
-
vezes dá:
-
vezes dá:
Somando as reduções e escolhendo
, os
desaparecem. Temos liberdade para repartir os 27 entre
e
. Agora vamos escolher uma repartição conveniente que torne a equação final mais simples (sem termos desnecessários como água no lado dos produtos, se possível).
Passo 6
Escolha prática para simplificar: escolher
tal que o termo em
do lado dos produtos some. Da soma das oxidações temos
no lado dos produtos; das reduções, a contribuição de água está em
no lado dos reagentes. Se escolhermos
⇒
, então os 32 H
O cancelam totalmente. Isso é conveniente e mantém todos os coeficientes inteiros. Com
obtemos
.
Então fixamos:
Agora escrevemos a soma completa usando esses valores.
Passo 7
Somando tudo com os valores escolhidos:
Oxidações (já somadas):
Reduções com
e
:
(Observe que multipliquei a semi-reação de H
por
:
H
O e
e
.)
Somando as reduções dá
consumidos, que cancelam com os
das oxidações. Agora somamos os dois lados (oxidações + reduções) e simplificamos termos iguais em ambos os lados.
Escrevendo o total antes de simplificar:
Esquerda total:
Esquerda total:
Direita total:
Cancelam
dos dois lados e também aparecem
à direita e
à esquerda — isso deixa
no lado esquerdo.
Também substituímos
por
(representando a fórmula do reagente original). O resultado fica:
Passo 8
Checagem final (átomos e carga):
- Cr: esquerda
, direita . - I: esquerda
, direita (em ). - Cl: esquerda
, direita (em ). - O: esquerda
(dos há 32 O), direita . - H: esquerda
(em 32 OH^-), direita (em ). - Carga: esquerda
dá ; direita soma (dos ) + (dos ) + (dos ) = . Cargas batem.
Tudo confere, portanto a equação está balanceada.