Balanceie as equações por oxirredução
\mathrm{Zn}^{0}+\mathrm{Cu}^{2+} \rightarrow \mathrm{Cu}^{0}+\mathrm{Zn}^{2+}

Passo 1

Enunciado: balancear por oxirredução a reação
\mathrm{Zn}^{0} + \mathrm{Cu}^{2+} \rightarrow \mathrm{Cu}^{0} + \mathrm{Zn}^{2+}.
Informações fornecidas:
  • Reagentes: \mathrm{Zn}^{0} e \mathrm{Cu}^{2+}.
  • Produtos: \mathrm{Cu}^{0} e \mathrm{Zn}^{2+}.
  • O que se pede: encontrar os coeficientes estequiométricos que tornam a reação balanceada, usando o método de oxirredução (transferência de elétrons).

Passo 2

Entender as variações dos números de oxidação (breve explicação didática):
  • Número de oxidação é um número que representa a carga formal que um átomo teria se todos os elétrons das ligações fossem atribuídos ao átomo mais eletronegativo. Aqui usamos valores dados na reação.
  • Se o número de oxidação de um elemento aumenta (fica mais positivo), esse elemento sofreu oxidação (perdeu elétrons).
  • Se o número de oxidação diminui (fica mais negativo), o elemento sofreu redução (ganhou elétrons).
    Aplicando ao enunciado: vamos identificar os números de oxidação de cada espécie (o enunciado já mostra esses valores):
  • Para \mathrm{Zn}^{0}: número de oxidação é 0.
  • Para \mathrm{Zn}^{2+}: número de oxidação é +2.
  • Para \mathrm{Cu}^{2+}: número de oxidação é +2.
  • Para \mathrm{Cu}^{0}: número de oxidação é 0.

Passo 3

Determinar quem é oxidado e quem é reduzido:
  • \mathrm{Zn} vai de 0 para +2: 0 \to +2. O número de oxidação aumentou ⇒ \mathrm{Zn} foi oxidado (perdeu elétrons).
  • \mathrm{Cu} vai de +2 para 0: +2 \to 0. O número de oxidação diminuiu ⇒ \mathrm{Cu}^{2+} foi reduzido (ganhou elétrons).
    Agora vamos quantificar quantos elétrons cada átomo perde/ganha.

Passo 4

Escrever a meia-reação de oxidação (detalhando como montar):
  • Oxidação: o átomo que perde elétrons aparece nos reagentes e seu íon oxidado aparece nos produtos, com elétrons adicionados no lado dos produtos para equilibrar carga.
  • Para \mathrm{Zn}: um átomo de zinco neutro vira \mathrm{Zn}^{2+}, ou seja, perde 2 elétrons. A meia-reação é
\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^-.
Expliquei: colocamos 2e^- no lado dos produtos porque a carga do produto ( +2) é maior; para conservar carga, o excesso de carga positiva vem da perda de elétrons.

Passo 5

Escrever a meia-reação de redução:
  • Redução: o íon que ganha elétrons recebe elétrons no lado dos reagentes.
  • Para \mathrm{Cu}^{2+}: recebe 2 elétrons para virar \mathrm{Cu}. A meia-reação é
\mathrm{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}.
Expliquei: colocamos 2e^- no lado dos reagentes porque o cátion \mathrm{Cu}^{2+} precisa desses elétrons para reduzir sua carga a 0.

Passo 6

Igualar o número de elétrons trocados entre as meia-reações:
  • Regra prática: os elétrons perdidos na oxidação devem ser exatamente os elétrons ganhos na redução, para que ao somarmos as meia-reações os elétrons se cancelem.
  • Aqui a oxidação produz 2e^- e a redução consome 2e^-. Como já são iguais, não precisamos multiplicar nenhuma meia-reação.

Passo 7

Somar as meia-reações e cancelar os elétrons:
  • Somando as duas equações (somar lado a lado e cancelar termos iguais em lados opostos) obtemos:
\begin{aligned} \mathrm{Zn} &\rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^- \\\ \mathrm{Cu}^{2+} + 2e^- &\rightarrow \mathrm{Cu} \\\ \hline \mathrm{Zn} + \mathrm{Cu}^{2+} &\rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Cu} \end{aligned}
Os 2e^- aparecem um vez nos produtos e uma vez nos reagentes e se cancelam, resultando na equação global acima.

Passo 8

Verificação final — conservação de massa e carga:
  • Átomos: à esquerda temos 1 átomo de Zn e 1 átomo de Cu; à direita também 1 Zn e 1 Cu → massa conservada.
  • Carga: à esquerda a carga total é 0 + (+2) = +2. À direita a carga total é +2 + 0 = +2. Carga conservada.
  • Coeficientes são os menores inteiros possíveis (todos 1), então a equação está corretamente balanceada.

Passo 9

Interpretação rápida e dica de prova:
  • \mathrm{Zn} é o agente redutor (porque se oxida, doa elétrons).
  • \mathrm{Cu}^{2+} é o agente oxidante (porque se reduz, recebe elétrons).
  • Dica prática: em reações metal + íon metálico (dois estados diferentes), frequentemente a equação balanceia com coeficientes 1 quando as mudanças de oxidação são de magnitudes iguais; ainda assim, sempre confirme com as meia-reações.

Resposta

\mathrm{Zn} + \mathrm{Cu}^{2+} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Cu}

Exercícios relacionados