Balancear as seguintes equações redox pelo método das semi-reações.
Passo 1
Vou listar exatamente o que o enunciado fornece e o que é pedido, para deixarmos tudo claro desde o início.
-
Enunciado (peguei os reagentes e produtos do enunciado):
. -
O que se pede: balancear essa reação redox pelo método das semi-reações (meio ácido, porque há
). -
Informações relevantes dadas: existem sais com ânions oxigenados (
em e em ); produtos incluem em e em . O meio ácido permite usar e nas semi-reações.
Passo 2
Passo inicial do método: escrever a equação iônica parcial (separando os íons importantes) e identificar as semi-reações de oxidação e redução.
- Dissociação (em solução aquosa, as espécies relevantes):
Produtos iônicos relevantes:
- Das fórmulas acima, as espécies que mudam estado de oxidação são:
-
em (permanganato) passando para (redução). -
em (nitrito) passando para (nitrato) (oxidação).
-
Portanto, as semi-reações são:
- redução:
→ ; - oxidação:
→ .
Passo 3
Agora vamos montar cada semi-reação com balanceamento de átomos (exceto H e O), depois balancear oxigênios com
, hidrogênios com
(meio ácido) e, por fim, charges com elétrons
. Vou explicar cada passo com calma.
Redução (permanganato para manganês II):
- Escreve-se inicialmente:
- Mn já balanceado (1 em cada lado).
- Oxigênios: à esquerda 4 O, à direita 0 → adiciona-se
ao lado direito para balancear oxigênio: - Hidrogênios: agora à direita há
H → adiciona-se ao lado esquerdo: - Cargas: soma das cargas no lado esquerdo é
; no lado direito é . Para igualar as cargas, adiciona-se elétrons ao lado com carga maior (esquerdo), ou seja, precisamos que o lado esquerdo tenha carga também; então adicionamos elétrons no lado esquerdo? Verificamos a prática padrão: esta semi-reação aceita 5 elétrons no lado esquerdo para reduzir +7 a +2: Se colocarmos no lado esquerdo, a carga esquerda fica , igual à direita. Mas conventionally we write electrons on left for reduction? Normalmente escrevemos electrons on left for reduction. Então ficamos com: - Conferência de cargas: esquerda
; direita . OK.
Oxidação (nitrito para nitrato):
- Começa-se:
- N já balanceado.
- Oxigênios: esquerda 2, direita 3 → acrescenta-se
ao lado esquerdo para igualar oxigênios: - Hidrogênios: esquerda tem 2 H (em
) → adiciona-se ao lado direito: - Cargas: esquerda
, direita . Para equilibrar, acrescenta-se elétrons no lado com carga maior (direito), ou seja, precisamos reduzir a carga direita de para , então adicionamos elétrons ao lado direito (que representam perda de elétrons pela espécie oxidada). Assim: - Conferência de cargas: esquerda
; direita . OK.
Observação didática curta: note que a mudança de estado de oxidação do nitrogênio foi de
em
para
em
, uma perda de
elétrons — por isso aparecem
na semi-reação de oxidação.
Passo 4
Igualar o número de elétrons transferidos. As semi-reações têm
(redução) e
(oxidação). Para somá-las devemos ter o mesmo número de elétrons em ambas; escolhemos o mínimo múltiplo comum, que é
.
-
Multiplica-se a semi-reação de redução por
(para ter ): -
Multiplica-se a semi-reação de oxidação por
(para ter ):
Passo 5
Somar as duas semi-reações, cancelando os elétrons e simplificando água e íons
quando possível.
-
Soma direta (antes de simplificar):
-
Cancelam-se os
em ambos os lados. Agora simplifica-se e : - Águas:
no produto e no reagente → sobra no produto. - H+:
no reagente e no produto → sobra no reagente.
- Águas:
-
Resultado simplificado (equação iônica balanceada de oxirredução):
Passo 6
Voltar para as fórmulas moleculares (reagentes e produtos originais) e determinar os coeficientes estequiométricos finais, usando as relações iônicas que identificamos.
- A equação iônica nos diz que são consumidos:
e e . - Cada
fornece um , então são necessários . - Cada
fornece um , então são necessários . - Cada molécula de
fornece , portanto para fornecer precisamos de .
Agora conferir como os
e
se combinam nos produtos:
-
Potássio total no reagente:
(de ) + (de ) = . -
Nitratos produzidos: temos
, portanto serão formados (usando ). -
Restam
, que combinam com um para formar . -
Sulfatos: de
aparecem ; dois deles formam (com os ) e o terceiro forma . -
Água: a equação iônica mostrou
formados.
Portanto o candidato balanceado em fórmula molecular é:
Passo 7
Conferência final completa (átomos e carga/neutro):
-
Checagem rápida de elementos:
- Potássio
: à esquerda; à direita. - Manganês
: à esquerda; à direita. - Nitrogênio
: à esquerda; à direita. - Enxofre
: à esquerda (em ); em + em à direita. - Hidrogênio
: à esquerda; à direita (em ). - Oxigênio
: conta-se e verifica-se também (confere: ambos os lados somam átomos de oxigênio).
- Potássio
-
A equação resultante está balanceada em massa e em carga (é uma equação neutra global).