Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
O enunciado pede para balancear, pelo método das semi-reações, a reação
Informações dadas:
- Reagentes:
e . - Produtos:
e . - Não foi indicada outra espécie (como
ou ), então iremos trabalhar em meio ácido (útil porque aparece ), usando , e elétrons para balancear as semi-reações.
As perguntas implícitas são: separar a reação em semi-reações de oxidação e redução, balancear cada uma (átomos e carga) adicionando, e elétrons quando necessário, e então recombinar para obter a equação global balanceada.
Passo 2
Identificar as semi-reações (mudanças de oxidação do nitrogênio).
- Estado de oxidação do nitrogênio em
: . - Em
: . - Em
: .
Portanto:
- Semi-reação de oxidação (aumenta o n.o.):
. - Semi-reação de redução (diminui o n.o.):
.
Passo 3
Balancear cada semi-reação em etapas (átomos exceto H e O primeiro, depois O com
, depois H com
, depois carga com elétrons). Vou explicar cada passo porque isso costuma confundir no início.
Semi-reação de oxidação proposta:
- Oxigênios: lado esquerdo tem 2 (de
), o direito tem 3 (em ). Para igualar O, adiciona-se ao lado que tiver menos O. Aqui o lado esquerdo precisa de mais O, então:
- Hidrogênios: agora o lado esquerdo tem 2 H (de
), o direito tem 1 H (em ). Para balancear H em meio ácido, adiciona-se onde faltar H. O lado direito está com 1 H, então adicionamos ao lado direito para totalizar 2 H:
- Cargas: lado esquerdo é neutro (0). Lado direito tem
neutro e com carga , total . Para igualar cargas, adiciona-se elétron ( ) ao lado mais positivo (direito). Assim:
Interpretação: essa semi-reação produz um elétron (oxidação).
Passo 4
Agora a semi-reação de redução:
- Oxigênios: esquerdo tem 2 (em
), direito tem 1 (em ). Para igualar O, adiciona-se onde faltar O; o lado direito precisa de mais O, então:
- Hidrogênios: lado direito agora tem 2 H (de
), lado esquerdo 0. Em meio ácido, adiciona-se onde faltar H; aqui adicionamos ao lado esquerdo:
- Cargas: lado esquerdo tem carga
(dos ), o direito é neutro. Para balancear cargas, adiciona-se elétrons ao lado positivo (esquerdo). Precisamos de 2 elétrons:
Interpretação: essa semi-reação consome dois elétrons (redução).
Passo 5
Igualar o número de elétrons trocados entre as semi-reações para poder somá-las. A semi-reação de oxidação produz
; a de redução consome
. Multiplica-se a semi-reação de oxidação por
para ter
produzidos:
Multiplicando a semi-reação de oxidação por
:
A semi-reação de redução é
Passo 6
Somar as duas semi-reações (após multiplicação), cancelando espécies que aparecem dos dois lados (elétrons e íons/água que se repetem).
Soma dos membros esquerdos:
Soma dos membros direitos:
Agora cancela-se o que aparece em ambos os lados:
-
cancela. -
cancela.
Restam:
Ainda há
dos dois lados: cancelar
(porque aparecem
no lado esquerdo e
no direito), resultando em:
Passo 7
Verificação final (checar conservação de átomos e carga):
- Nitrogênio: esquerda
(em ), direita (em ) + (em ) = . - Oxigênio: esquerda
, direita . - Hidrogênio: esquerda
(em ), direita (em ). - Carga: todos os compostos são neutros → carga total
de ambos os lados.
Tudo confere: equação balanceada.