Complete e balanceie as seguintes reações em meio básico:
Passo 1
O enunciado dá a reação em meio básico e pede que ela seja completada e balanceada:
Informações relevantes fornecidas:
- Reagentes:
, , . - Produtos:
, . - Meio: básico (isso manda usar
e na etapa de balanceamento). - O objetivo é obter uma equação final com todos os átomos e cargas balanceados.
Passo 2
Vamos identificar as mudanças de oxidação para saber quantos elétrons trocam.
- Para o alumínio: elemento no estado metálico
tem oxidação . No íon o alumínio tem oxidação . Logo cada átomo de Al perde elétrons. - Para o nitrogênio: em
o N tem oxidação . Em o N tem oxidação . A variação é de para , isto é, ganho de elétrons por átomo de N.
Conclusão: uma espécie perde
elétrons (Al) e a outra ganha
elétrons (N). O MMC de
e
é
elétrons — isso vai determinar os coeficientes estequiométricos relativos de Al e
.
Passo 3
Montamos a semirreação de oxidação (para o alumínio) em meio básico e balanceamos Átomos e carga.
Escrevemos a transformação inicial:
Escrevemos a transformação inicial:
Balanceando O e H por
e
: como o produto tem 4 grupos
, adicionamos
ao lado apropriado. Uma forma direta em meio básico é:
Agora balanceamos cargas: carga do lado esquerdo é
; do lado direito é
. Para igualar as cargas adicionamos
elétrons ao lado direito (elétrons no produto indicam que o átomo foi oxidado):
Verificação rápida: átomos Al, O e H balanceados; cargas:
à esquerda e
à direita.
Passo 4
Montamos a semirreação de redução (para o nitrato
formando
) em meio básico. Primeiro balanceamos em ácido (mais fácil), depois passamos para básico.
Começo em ácido:
Balancear O adicionando
ao lado direito:
Balancear H adicionando
ao lado esquerdo (pois há
H no lado direito):
Balancear carga adicionando
ao lado esquerdo (pois a esquerda tem carga
, direita é neutra):
Agora convertendo para meio básico: adicionamos
a ambos os lados para neutralizar os
.
Adicionar e simplificar:
Adicionar e simplificar:
Como
, o lado esquerdo passa a ter
:
Cancelamos
em ambos os lados, restando
à esquerda:
Esta é a semirreação de redução já adaptada para meio básico. Verificação rápida: cargas e átomos conferem.
Passo 5
Igualamos o número de elétrons trocados multiplicando as semirreações de forma que os elétrons se cancelem.
- A semirreação de oxidação fornece
; multiplicamos por para obter . - A semirreação de redução consome
; multiplicamos por para obter .
Multiplicando:
Oxidação :
Oxidação
Redução
:
Passo 6
Somamos as duas semirreações (os
se cancelam):
Após cancelar os elétrons, ficamos com:
Passo 7
Cancelamos espécies iguais em ambos os lados (no caso
em excesso):
Temos no lado dos reagentes e
nos produtos; subtraindo
de ambos os lados sobram
do lado dos reagentes. Não há águas no lado dos produtos para cancelar além do que já foi feito.
Temos
A equação final simplificada fica:
Passo 8
Verificação final (contagem de átomos e cargas):
- Al:
à esquerda, à direita. - N:
à esquerda, à direita. - O: esquerda
(dos nitratos) mais (dos ) mais (das ) ; direita (nos ). - H: esquerda
(dos ) (das águas) total ; direita (nos ) (nas ) total . - Cargas: esquerda
; direita . Balanço de carga confirmado.