Balanceie as seguintes reações pelo método das semi-reações, mostrando as etapas do balanceamento.
(meio básico)
Passo 1
O enunciado pede: balancear a reação no meio básico
usando o método das semi-reações e mostrando todas as etapas. As informações relevantes que temos:
- Reagentes e produtos estão escritos como acima (peguei todas as fórmulas do enunciado).
- O meio é básico (posso usar
, e elétrons para balancear). - Preciso apresentar o balanceamento completo com átomos e cargas ajustados.
Passo 2
Identificar as mudanças de oxidação (para decidir quais são as semi-reações).
- Para
: cada grupo tem carga , então para o composto neutro vale
Logo o cobre vai de
em
para
em
: é uma redução com ganho de
elétrons por átomo de Cu.
- Para
: cada hidrogênio é , soma de H é , como a molécula é neutra a soma dos nitrogênios é , então cada nitrogênio tem oxidação . No produto (assumido neutro pelo enunciado) a soma das oxidações dos três N é , logo cada N tem, em média, oxidação . Assim cada átomo de N vai de para , perdendo elétrons por átomo de N (ou seja, ocorre oxidação). - Conclusão: semi-reações serão a redução do cobre e a oxidação do nitrogênio (hidrazina) — vamos escrevê-las e balanceá-las no meio básico.
Passo 3
Escrever as semi-reações-esqueleto (somente as espécies que mudam):
Redução (cobre):
Redução (cobre):
Oxidação (nitrogênio):
Passo 4
Balancear a semi-reação de redução no meio básico.
- Começo por equilibrar átomos diferentes de H e O usando
e , e depois ajusto cargas com elétrons. - Teste direto mostra que a equação
equilibra átomos e cargas:
- Átomos: Cu 1 lado esquerdo/direito; O 2 à esquerda e
tem 2 O à direita; H 2 à esquerda e 2 H à direita. - Carga: esquerda
; direita .
Portanto a semi-reação de redução (já balanceada em meio básico) é
Passo 5
Balancear a semi-reação de oxidação no meio básico. Como os números de nitrogênio não coincidem (2 à esquerda e 3 à direita), escolho um múltiplo comum para N: 6 nitrogênios é o MMC de 2 e 3. Multiplico a esquerda por 3 e a direita por 2:
Agora balanço H e cargas. Procedimento prático: balanço primeiro em meio ácido (com
), depois converto para básico.
- Em meio ácido, as 3
têm H; então coloco no lado dos produtos para equilibrar H:
- Agora balanço cargas com elétrons: lado esquerdo carga
; lado direito carga ; adiciono ao lado direito (porque é oxidação, elétrons são produtos) para neutralizar:
- Converter para meio básico: adiciono
a ambos os lados para neutralizar os . Ao somar com formam-se no lado dos produtos; como adicionei também ao lado reagente, a equação em básico fica:
- Verificação rápida: átomos e carga estão balanceados (H:
à esquerda e à direita; O: 12 à esquerda e 12 à direita; cargas: esquerda , direita quando os elétrons são considerados — de forma consistente a semi-reação dá elétrons produzidos).
Portanto a semi-reação de oxidação (em meio básico) é
Passo 6
Igualar o número de elétrons entre as duas semi-reações e somar.
- A semi-reação de redução fornece
elétrons consumidos por uma molécula de . - A semi-reação de oxidação produz
elétrons. Para cancelar elétrons, multiplico a semi-reação de redução por (porque ).
Multiplicando a redução por:
Agora somo com a oxidação (escrevo ambas e somo, cancelando elétrons e espécies iguais em ambos os lados):
- Cancelam-se os
dos dois lados. - Também aparecem
nos dois lados; eles se cancelam.
O que resta é:
Passo 7
Verificação final de átomos e cargas:
- Cobre:
de cada lado. - Nitrogênio: esquerda
, direita . - Oxigênio: esquerda
, direita em . - Hidrogênio: esquerda
, direita . - Cargas: todas as espécies na equação final são neutras, carga total
ambos os lados.
Tudo confere, portanto a equação está corretamente balanceada em meio básico.