Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
O que o enunciado pede: balancear a reação (pelo método das semirreações)
Informações dadas (cada fórmula aparece no enunciado):
- reagentes:
e ; - produtos:
, , e .
Pergunta que devemos responder: quais são os coeficientes estequiométricos inteiros que deixam a equação atômica e eletricamente balanceada (usando o método das semirreações)?
Passo 2
Primeiro passo didático: verificar possíveis mudanças de oxidação (para saber se de fato há semirreações a montar). Vou atribuir nºs de oxidação aos elementos relevantes (regras básicas: metais alcalinos
; H com não-metais
; O quase sempre
; soma das cargas em íons compostos igual à carga do íon; em compostos neutros soma zero).
- Em
: -
é . - Em
, cada é , logo o carbono tem .
-
- Em
: -
é , é , então o enxofre é .
-
- Em
: -
é , é , é , é .
-
- Em
: -
é , é .
-
- Em
: -
é , é .
-
- Em
: -
tem oxidação .
-
Observação importante (didática): para haver uma reação redox verdadeira deve haver pelo menos um elemento cujo nº de oxidação aumente (oxidação) e outro cujo nº diminua (redução). Aqui os únicos candidatos a mudar são os oxigênios (de
para
se formasse
), mas todos os outros elementos (
,
,
,
) mantêm seus estados. Não há nenhuma espécie no lado dos produtos que contenha oxigênio com número de oxidação menor que
(ou seja, não existe um receptor de elétrons óbvio que compense a oxidação de alguns oxigênios a
). Assim, pela análise dos estados de oxidação, não há mudança de oxidação líquida entre as espécies apresentadas — ou seja, não existe, na prática, uma semirreação de redução que aceite elétrons liberados pela formação de
. Conclusão provisória (didática): a presença explícita de
como produto é incompatível com a conservação de cargas/oxidações aqui, a menos que apareça algum produto reduzido do enxofre ou do carbono (o que NÃO é o caso nos produtos fornecidos). Portanto é razoável esperar que o coeficiente de
seja zero: a reação é, na verdade, uma neutralização/acidificação de carbonato com liberação de
e água, não uma oxidação que gere
.
Passo 3
Para ser totalmente rigoroso e mostrar passo a passo (e atender ao pedido de “método das semirreações”), vou tentar montar semirreações e mostrar que não existem semirreações não-triviais aqui. Semirreações possíveis se alguém quisesse oxidar oxigênio
:
- semi-oxidação hipotética (oxigênios em
ou indo para ): Mas para cada elétron liberado precisamos de uma semirreação de redução que consuma elétrons. Procurando entre as espécies reais dos produtos não há outra espécie que tenha número de oxidação que possa ser diminuído (reduzida) — já em em ambos lados, em em ambos lados. Logo não existe semirreação de redução compatível com os produtos dados. Assim não existem pares de semirreações fisicamente consistentes que levem a mantendo os produtos listados.
Interpretação didática: o “método das semirreações” exige achar uma semirreação de oxidação e outra de redução que, somadas, conservem massa e carga. Aqui a possível semirreação de oxidação (formação de
) não tem par de redução entre as espécies fornecidas. Portanto, o único caminho é concluir que não houve oxidação e redução — isto é, o coeficiente de
deve ser
.
Passo 4
Como a análise redox mostrou que não há transformação de estados de oxidação entre os elementos listados, passa-se a balancear a equação por conservação de átomos (o que é o procedimento correto quando não há redox relevante). Posso resolver o balanceamento por incógnitas inteiras. Coloco coeficientes:
Agora escrevo as equações de conservação elementar:
- Potássio
: - Carbono
: - Enxofre
: - Hidrogênio
: - Oxigênio
:
Usando as relações fáceis: de
e
obtemos
e
. De
obtemos
. Substituindo na equação do hidrogênio:
Agora substituo tudo na equação do oxigênio:
Substituindo
,
,
,
:
Calculando ambos os lados:
Daí obtemos
, portanto
.
Resultado: o coeficiente de
é
— ou seja,
NÃO aparece no balanceamento final. Os demais coeficientes em função de
:
,
,
,
. Tomando o menor inteiro positivo
temos:
Passo 5
Interpretação final e comentário didático: isso mostra que a reação é uma neutralização/acidificação do carbonato por ácido sulfúrico, com liberação de
e formação de sulfato ácido de potássio (
) e água. Não há transferência de elétrons entre as espécies principais — portanto o “método das semirreações” aqui reduz-se a verificar que não existe semirreação de redução correspondente à hipotética oxidação do oxigênio para formar
. Em outras palavras: a equação dada contendo
é enganosa — o termo
fica com coeficiente zero no balanceamento.