(EEM-SP) Escreva, para as reações indicadas, as equações correspondentes, apresentando-as na forma iónica e balanceadas.
\mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}(\mathrm{aq})+\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2}(\mathrm{aq})

Passo 1

O enunciado pede que, para a mistura das espécies fornecidas, eu escreva as equações correspondentes, apresentando-as na forma iónica e balanceadas. As informações dadas são:
  • Reagentes: \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}(\mathrm{aq}) e \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2(\mathrm{aq}).
O que é solicitado explicitamente:
  • Escrever a equação molecular (fórmula completa) e balanceada.
  • Escrever a equação iónica completa (com todas as espécies iónicas em solução).
  • Escrever a equação iónica líquida (net ionic), ou seja, apenas as espécies que participam efetivamente na reação (removendo íons espectadores).

Passo 2

Primeiro preciso decidir quais produtos se formam. Para isso uso regras de solubilidade básicas (vou explicar devagar):
  • Sais de nitrato ( \mathrm{NO}_3^-) são sempre solúveis em água — logo \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2 e \mathrm{KNO}_3 são solúveis.
  • Sais contendo cátions alcalinos (como \mathrm{K}^+) são sempre solúveis — logo sais de potássio são solúveis.
  • Fosfatos ( \mathrm{PO}_4^{3-}) em geral são insolúveis, exceto quando combinados com cátions alcalinos (K+, Na+) ou \mathrm{NH}_4^+. Assim, o fosfato de cálcio é insolúvel ou pouco solúvel e tende a precipitar.
Aplicando isso: pela troca iónica entre \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4} e \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2 os produtos possíveis são \mathrm{KNO}_3 (solúvel) e \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2 (insolúvel, precipitado). Portanto ocorre precipitação de \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2.

Passo 3

Agora escrevo a equação molecular (fórmulas dos reagentes e produtos) e balanceio por contagem de átomos e cargas formais das fórmulas:
  • Produto fosfato de cálcio é \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2 (contém 3 \mathrm{Ca}^{2+} e 2 \mathrm{PO}_4^{3-}).
  • Para balancear: preciso ter 2 mols de \mathrm{PO}_4^{3-} (vindos de 2 mols de \mathrm{K}_3\mathrm{PO}_4) e 3 mols de \mathrm{Ca}^{2+} (vindos de 3 mols de \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2). Os nitratos e potássio se combinam formando \mathrm{KNO}_3.
A equação molecular balanceada é:
2\,\mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}(\mathrm{aq}) + 3\,\mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) + 6\,\mathrm{KNO}_3(\mathrm{aq})
Explicando a contagem: à esquerda temos 2\times3=6 K, 2 PO _4, 3 Ca e 3\times2=6 NO _3; à direita temos 6 K em 6\,\mathrm{KNO}_3, 6 NO _3, 2 PO _4 em \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2 e 3 Ca — tudo balanceado.

Passo 4

Agora escrevo a equação iónica completa. Dissocio todos os compostos aquosos em seus íons (sólido permanece como fórmula molecular):
  • \mathrm{K}_3\mathrm{PO}_4(\mathrm{aq}) dissocia em 3\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + \mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq}).
  • \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2(\mathrm{aq}) dissocia em \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq}).
  • \mathrm{KNO}_3(\mathrm{aq}) dissocia em \mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + \mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq}).
  • \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) permanece como sólido, não dissociado.
Substituindo (com os coeficientes da reação balanceada):
\begin{aligned} &2\big(3\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + \mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq})\big) \;+\; 3\big(\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq})\big) \\\ &\qquad\longrightarrow \;\; \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) \;+\; 6\big(\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + \mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq})\big). \end{aligned}
Se eu somar os termos semelhantes, a equação iónica completa fica:
6\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq}) + 3\,\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 6\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) + 6\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + 6\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq})

Passo 5

Identifico os íons espectadores: são os íons que aparecem inalterados em ambos os lados da equação iónica completa. Aqui \mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) e \mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq}) aparecem em ambos os lados (6 de cada), então são espectadores e podem ser cancelados.
Cancelando-os, obtenho a equação iónica líquida (net ionic equation), que mostra apenas as espécies que formam o precipitado:
3\,\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s})

Passo 6

Verificação final (massa e carga):
  • Átomos: Ca: 3 ambos os lados; P: 2 ambos os lados; O: 8 (cada PO4 tem 4 O, 2×4 = 8) ambos os lados — ok.
  • Cargas: à esquerda 3\times(+2) + 2\times(-3) = +6 -6 = 0; à direita sólido neutro (0) — carga também balanceada.
Tudo conferido: equações corretas e balanceadas.

Resposta

2\,\mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}(\mathrm{aq}) + 3\,\mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) + 6\,\mathrm{KNO}_3(\mathrm{aq})
6\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq}) + 3\,\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 6\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s}) + 6\,\mathrm{K}^+(\mathrm{aq}) + 6\,\mathrm{NO}_3^{-}(\mathrm{aq})
3\,\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{PO}_4^{3-}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ca}_3(\mathrm{PO}_4)_2(\mathrm{s})

Exercícios relacionados