Complete e balanceie as seguintes reações em meio aquoso ácido:
Passo 1
O enunciado pede que eu complete e balanceie a reação em meio aquoso ácido dada por
.
Informações fornecidas: as espécies iniciais são e
; os produtos pedidos são
e
; o meio é ácido (posso usar
e
para balancear) e elétrons (
) são permitidos para equilibrar cargas. A tarefa é obter a equação balanceada final que respeite conservação de massa e carga.
Informações fornecidas: as espécies iniciais são
Passo 2
Método escolhido: método das semi-reações (half-reaction method) em meio ácido. Por quê? Porque temos uma reação redox onde um elemento (Zn) se oxida e outro (N no
) se reduz para formar
. O método das semi-reações separa a oxidação e a redução, balanceia átomos (usando
para oxigênio e
para hidrogênio) e então usa
para balancear cargas. Depois igualamos o número de elétrons trocados e somamos as semi-reações. Vou mostrar cada passo com calma, contando átomos e cargas.
Passo 3
Escrevo as semi-reações iniciais (esqueleto):
Oxidação (Zn perde elétrons):
Aqui já se vê que a mudança de carga é de
para
, então são liberados
elétrons por átomo de Zn. Corrijo a semi-reação de oxidação com o número de elétrons correto:
Explicação curta: oxidação é perda de elétrons; os elétrons aparecem no lado dos produtos nesta semi-reação.
Passo 4
Agora a semi-reação de redução (nitrogênio): começo com o esqueleto
Preciso balancear N, O, H e carga. Primeiro o nitrogênio já está balanceado (1 N em cada lado). Em meio ácido equilibro oxigênios com
:
Há
oxigênios em
, então adiciono
moléculas de água no lado que precisa de oxigênios (aqui, no produto):
Agora balanço os hidrogênios: no produto há
H em
mais
H nas
, total
H. Para balancear, coloco
prótons (
) no lado que está deficitário em H (no lado do reagente):
Passo 5
Agora balanço a carga da semi-reação de redução adicionando elétrons. Calculo as cargas:
- Lado reagente:
vezes (dos ) mais (do ) dá carga total . - Lado produto:
(da ) mais (água neutra) dá .
Para que as cargas fiquem iguais, devo reduzir a carga do lado reagente em
unidades (de
para
). Isso se faz adicionando
elétrons (
) ao lado reagente (elétrons têm carga negativa). Assim a semi-reação de redução completa é:
Verificação: carga do lado esquerdo =
; lado direito =
. Átomos: N=1, O=3, H=10 — tudo ok.
Passo 6
Agora igualo o número de elétrons entre as duas semi-reações para poder somá-las. A semi-reação de oxidação libera
elétrons por
. A semi-reação de redução consome
elétrons. Multiplico a semi-reação de oxidação por
(para obter
elétrons):
Multiplicando:
fica
Passo 7
Somando a semi-reação de redução e a semi-reação de oxidação multiplicada (os
se cancelam):
Escrevo a soma:
Cancelo os
nos dois lados e escrevo a equação resultante:
Passo 8
Verificação final (contagem de átomos e cargas):
- Zinco: lado esquerdo
átomos, lado direito átomos em . - Nitrogênio:
em cada lado. - Oxigênio: lado esquerdo
(do ), lado direito (nas ). - Hidrogênio: lado esquerdo
(dos ), lado direito (em ) + (em ) = . - Carga total: lado esquerdo
. Lado direito . Cargas iguais, átomos conservados — reação balanceada.