Determine a reação redox balanceada para a oxidação de amônia para íons nitrato pelo
em solução alcalina (básico). Esta reação deixa a água mais ou menos alcalina? [Sugestão: lembre do procedimento para balanceamento redox no Quadro 13.1.]
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Determinar a equação da reação redox balanceada para a oxidação da amônia para íons nitrato pelo
em solução básica (alcalina). - Dizer se essa reação deixa a água (a solução) mais ou menos alcalina.
Informações dadas e implicadas:
- Reagentes iniciais:
e em meio básico (existe disponível). - Produto desejado: íon
. - É uma reação redox: a amônia é oxidada, o oxigênio é reduzido.
- Precisamos equilibrar átomos e cargas e dar a equação final aplicável a meio básico.
Passo 2
Escolha do método e motivo (explicação didática curta e amigável).
- Método escolhido: método das semi-reações (half-reaction method) porque é o procedimento clássico e seguro para equilibrar reações redox, especialmente em meio ácido ou básico.
- Estratégia prática: primeiro equilibrar as semi-reações em meio ácido (usando
, e elétrons ), igualar elétrons e somar; depois converter a equação resultante para meio básico substituindo por e (adicione a ambos os lados tantas vezes quanto apareça, simplifique).
Passo 3
Semi-reação de oxidação (amônia
nitrato). Vou explicar cada passo devagar:
- Escrevo a transformação química principal:
- Primeiro balanceio o nitrogênio: já tem 1 N dos dois lados, ok.
- Em seguida balanceio o oxigênio adicionando moléculas de água (
). À direita há 3 oxigênios em , então adiciono no lado esquerdo para fornecer esses oxigênios:
- Agora balanceio o hidrogênio: à esquerda há
H (de ) mais H (das 3 ), total H. À direita não há H, então adiciono ao lado direito:
- Por fim balanceio cargas com elétrons: carga do lado esquerdo é
. Do lado direito: é e é , total . Para igualar, adiciono elétrons ( ) ao lado direito (cada elétron tem carga ):
- Interpretação: elétrons no produto significam que a espécie foi oxidada (a amônia perdeu elétrons).
Passo 4
Semi-reação de redução (oxigênio
água, inicialmente em meio ácido):
- Escrevo a transformação provável em meio ácido:
- Balanceio o oxigênio:
tem 2 O, então coloco moléculas de à direita:
- Agora balanceio hidrogênios adicionando
: há H à direita, então adiciono à esquerda:
- Balanceio de cargas com elétrons: carga à esquerda sem elétrons é
(pelos ), à direita . Para equilibrar, adiciono elétrons ao lado esquerdo (redução consome elétrons):
Passo 5
Igualar o número de elétrons e somar as semi-reações:
- A semi-reação de oxidação tem
produzidos; a de redução consome . Multiplico a semi-reação de redução por para que ambas envolvam :
- Agora somo as duas semi-reações (elétrons se cancelam). Reescrevendo as duas antes da soma:
- Somando e cancelando
:
Realiza-se a soma dos termos e cancela-se o que aparecer dos dois lados (elétrons). Depois cancela-secom parte dos do outro lado, ficando no lado direito; também cancela-se água onde possível. O resultado simplificado em meio ácido fica:
- Verificações rápidas (confirmação didática):
- Nitrogênio:
de cada lado. - Oxigênio: esquerda
; direita tem e tem → total . - Hidrogênio: esquerda
(da ); direita (do ) (da ) = . - Carga: esquerda
; direita . Tudo batendo — mas ainda estamos em forma “ácida” porque apareceu .
- Nitrogênio:
Passo 6
Converter a equação para meio básico (transformação padrão: eliminar
usando
):
- A equação em meio ácido obtida foi:
- Em meio básico não devemos ter
. Para eliminar cada adicionamos uma em ambos os lados (uma vez para cada presente). Aqui há , então adiciono em ambos os lados:
- No lado direito,
. Substituo isso por uma molécula de água:
- Simplifico as águas no lado direito (duas moléculas):
Passo 7
Verificação final (contagem de átomos e cargas) — sempre faça isso na prova para garantir que está correto:
- Nitrogênio: esquerda
(em ), direita (em ). - Oxigênio: esquerda
(de ) (de ) = . Direita (em ) (em ) = . - Hidrogênio: esquerda
(em ) (em ) = . Direita (em ). - Carga: esquerda
(apenas é ); direita , águas neutras → total . Cargas iguais. - Tudo balanceado. Ótimo!
Passo 8
Interpretação qualitativa: o que isso diz sobre a alcalinidade da solução?
- A equação balanceada em meio básico consome uma
por cada oxidada:
- Consumir
significa diminuir a concentração de íons hidróxido na solução, portanto a solução fica menos alcalina (o pH tende a diminuir relativamente). - Observação extra:
é uma base fraca; ao ser convertida em (um ânion derivado de ácido forte), perde a característica básica e ainda é consumido . Assim, o efeito líquido é tornar a solução menos alcalina.
Resposta
Deixa a solução menos alcalina (consome
, portanto reduz a alcalinidade).