Balanceie as equações por oxirredução
Passo 1
O enunciado pede para balancear por oxirredução a equação
Informações dadas e o que devemos obter:
- Reagentes e produtos na forma molecular:
, , , , . - Devemos encontrar coeficientes estequiométricos inteiros que tornam a equação balanceada (mesma quantidade de cada elemento nos dois lados e carga elétrica balanceada implicitamente).
- A reação ocorre em meio ácido (porque o ácido usado é
), então, ao fazer meia-reações, se precisarmos, podemos usar e para balancear H e O.
Passo 2
Escolhemos o método de oxirredução por meias-reações (half-reactions). Vou explicar a ideia de forma simples:
- Separa-se a transformação em duas meias-reações: uma de oxidação (perda de elétrons) e outra de redução (ganho de elétrons).
- Balanceia-se cada meia-reação quanto a átomos e carga (em meio ácido usamos
e ). - Igualam-se os elétrons trocados multiplicando as meias-reações se necessário, e somam-se para obter a reação global.
Isso é eficiente aqui porque vemos um metal que deve oxidar () e o que é reduzido a .
Passo 3
Identificar e montar a meia-reação de oxidação (o que perde elétrons).
- O zinco metálico sai como cátion divalente no produto
, ou seja, passa de estado para .
Escrevemos a meia-reação de oxidação em forma iônica:
Explicação: balanceamos átomos de Zn (1 de cada lado) e depois colocamos
no produto para refletir a perda de duas cargas positivas (Zn^0 → Zn^{2+}).
Passo 4
Montar a meia-reação de redução (o que ganha elétrons):
vira
.
Começamos com a espécie íon nitrato e o produto óxido de nitrogênio:
Começamos com a espécie íon nitrato e o produto óxido de nitrogênio:
Balanceando oxigênios e hidrogênios em meio ácido:
- Oxigênios: Lado esquerdo tem 3 O, lado direito tem 2 O em
. Então falta 1 oxigênio no lado direito → adicionamos ao lado direito:
- Hidrogênios: agora o lado direito tem 2 H (em
), então adicionamos ao lado esquerdo:
- Cargas: lado esquerdo tem
, lado direito é neutro (0). Para equilibrar carga, adicionamos um elétron ao lado esquerdo ou direito? Queremos que o lado com maior carga positiva receba elétrons; aqui o lado esquerdo está e o direito , então colocamos um elétron no lado esquerdo para reduzir a carga a . Porém a convenção mais comum é colocar o elétron no lado que resta com excesso de carga positiva — vejamos: colocar no lado esquerdo dá carga 0 (igual ao direito). Assim:
Verificação rápida: átomos (N:1, O:3→2+1=3, H:2→2), cargas (LHS:
; RHS: 0). Está balanceada.
Passo 5
Igualar o número de elétrons nas duas meias-reações.
- Meia-oxidação (Passo 3) libera
. - Meia-redução (Passo 4) consome
.
Para cancelar elétrons multiplicamos a meia-redução por(para ter consumidos):
que fica
Passo 6
Somar as duas meias-reações (oxidação + redução multiplicada) e cancelar elétrons:
Meia-oxidação:
Meia-oxidação:
Meia-redução multiplicada:
Somando e cancelando
:
Passo 7
Voltar à forma molecular usando
como fonte de
e
.
- Cada molécula de
fornece um e um (em solução aquosa).
Na equação iônica obtida temose . Se usarmos moléculas de elas fornecerão e . Das fornecidas: -
participam da redução formando (como vimos). - As outras
combinam com para formar .
Portanto, a contagem molecular que satisfaz tudo é usarmoléculas de .
Passo 8
Escrever a equação molecular balanceada substituindo íons por moléculas:
Passo 9
Verificação final por contagem de átomos:
- Zinco:
à esquerda, à direita. - Nitrogênio: esquerda
(em ); direita (em ) + (em ) = . - Hidrogênio: esquerda
; direita (em ). - Oxigênio: esquerda
; direita tem , tem , tem ; soma .
Cargas: ambos os lados são neutros (todas as espécies são neutras como escritas). Tudo confere.