Complete e balanceie as seguintes reações em meio aquoso ácido:
Passo 1
O enunciado pede para completar e balancear, em meio aquoso ácido, a reação
Informações dadas (explicitamente no enunciado):
O que se pede: escrever a equação iônica balanceada em meio ácido (ou seja, podemos usar
e
para balancear oxigênio e hidrogênio) e garantir conservação de massa e carga.
Passo 2
Identificar as mudanças de oxidação para saber quais espécies se oxidam e quais se reduzem. Vou calcular os números de oxidação de vanádio nos ânions/complexos:
Regra: a soma dos números de oxidação dos átomos numa espécie é igual à carga da espécie. Oxigênio em compostos oxidados tem, normalmente, número de oxidação
.
Para
:
Logo o vanádio tem estado de oxidação
em
.
Para
:
Logo o vanádio passa de
para
: isto é uma redução (ganho de elétron).
Para o zinco metálico
, o número de oxidação é
; em
é
. Portanto o zinco é oxidado (perde dois elétrons).
Conclusão: temos uma reação redox: redução do vanádio (
) e oxidação do zinco (
).
Passo 3
Escrever as semi-reações (meio ácido permite uso de
e
) — primeiro rascunho sem balancear totalmente:
Semi-reações não balanceadas:
Passo 4
Balancear átomos que não sejam H ou O em cada semi-reação. Aqui o único átomo “diferente” é V e Zn, que já estão balanceados (um V em cada lado, um Zn em cada lado). Então passamos a balancear O e H.
Passo 5
Balancear o oxigênio adicionando moléculas de água (
) onde for necessário.
Na semi-reação de redução:
Lado esquerdo tem 2 oxigênios (do
), lado direito tem 1 oxigênio (do
). Para igualar, adiciono uma
ao lado direito (cada
fornece 1 oxigênio):
Agora os oxigênios estão balanceados (2 à esquerda, 1+1=2 à direita).
Passo 6
Balancear hidrogênios adicionando íons
no lado que precisar.
Após adicionar
à direita, há
átomos de H no lado direito; então adiciono
ao lado esquerdo:
Passo 7
Balancear cargas adicionando elétrons
.
Calcular cargas:
- Lado esquerdo:
tem carga , tem total . - Lado direito:
tem carga , é neutra, total .
Para igualar cargas, precisamos reduzir a carga do lado esquerdo em
, então adicionamos
elétron (
) ao lado esquerdo (elétron tem carga
). Isso também faz sentido que a semi-reação de redução tenha elétrons no lado reativo (ganho de elétrons):
Verificação: carga esquerda
, carga direita
. Átomos balanceados também.
Passo 8
Balancear a semi-reação de oxidação (mais simples): zinco metálico vira
, perdendo
elétrons:
Aqui átomos e carga estão balanceados (Zn: 0→+2 com 2 elétrons produzidos).
Passo 9
Igualar o número de elétrons entre as duas semi-reações para que ao somar as elétrons cancelem. A semi-reação de redução consome
elétron; a de oxidação produz
elétrons. O mínimo comum múltiplo é
: multiplico a semi-reação de redução por
.
Multiplicando a semi-reação de redução por
:
Agora somo com a semi-reação de oxidação:
Somando (elétrons se cancelam):
Passo 10
Verificar conservação de massa e carga:
- Átomos:
- V:
à esquerda, à direita. - Zn:
à esquerda, à direita. - O: esquerda
; direita (em ) (em ) = . - H: esquerda
(em ); direita (em ).
- V:
- Carga:
- Esquerda:
. - Direita:
.
Tudo confere: massa e carga balanceadas. Não há fator comum para simplificar coeficientes inteiros positivos.
- Esquerda: