Efetue o balanceamento das equações para condições ácidas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me passou uma equação química que precisa ser balanceada em condições ácidas. Isso faz parte da matéria de Reações Redox, onde a gente equilibra as reações de oxidação e redução. Para resolver isso, vamos precisar identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos, separar em meias-reações, e ajustar os coeficientes para que tudo fique equilibrado.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados de oxidação de cada elemento na reação. Isso ajuda a entender quem está perdendo ou ganhando elétrons.
- Titânio (Ti⁺3): Está com carga +3.
- Ferro no [Fe(CN)₈]⁻³: Vamos calcular o estado de oxidação do ferro. Cada CN⁻ tem carga -1, e há 8 deles: 8 × (-1) = -8. A carga total do complexo é -3, então o ferro deve estar com +5 (porque +5 + (-8) = -3).
- No [TiO₂]²⁺: O oxigênio geralmente tem -2. São 2 O, totalizando -4. A carga total é +2, então o titânio está com +6.
- No [Fe(CN)ₛ]⁻⁴: Novamente, cada CN⁻ tem -1, e com 4 no complexo, totaliza -4. Então, o ferro aqui está com +0 (porque +0 + (-4) = -4).
Passo 3
Agora que sabemos os estados de oxidação, identificamos o que está sendo oxidado e reduzido:
- Titânio: Vai de +3 para +6 → está sendo oxidado (perde elétrons).
- Ferro: Vai de +5 para 0 → está sendo reduzido (ganha elétrons).
Passo 4
Vamos escrever as meias-reações de oxidação e redução separadamente.
Meia-reação de Oxidação:
Meia-reação de Redução:
Passo 5
Agora, vamos balancear cada meia-reação. Primeiro, garantimos que os átomos que não sejam H e O estejam balanceados.
Oxidação (Ti):
- Titânio está balanceado: 1 Ti de cada lado.
Redução (Fe):
- O ferro já está balanceado: 1 Fe de cada lado.
Passo 6
Em seguida, balanceamos os átomos de oxigênio adicionando água (H₂O) quando necessário.
Oxidação (Ti):
- No lado dos produtos, temos 2 O. Então, adicionamos 2 H₂O no lado dos reagentes para balancear:
Redução (Fe):
- Não há oxigênio a ser balanceado aqui.
Passo 7
Balanceamos os átomos de hidrogênio adicionando íons H⁺ quando necessário.
Oxidação (Ti):
- No lado dos reagentes, temos 2 H₂O (total de 4 H). Então, adicionamos 4 H⁺ no lado dos produtos:
Redução (Fe):
- Não há hidrogênio a ser balanceado aqui.
Passo 8
Agora, balanceamos as cargas adicionando elétrons (e⁻).
Oxidação (Ti):
- Carga total no reagente: +3
- Carga total no produto: +2 + 4(+1) = +6
- Para balancear, adicionamos 3 elétrons no lado dos produtos:
Redução (Fe):
- Carga total no reagente: -3
- Carga total no produto: -4
- Para balancear, adicionamos 1 elétron no lado dos reagentes:
Passo 9
Agora, igualamos o número de elétrons nas duas meias-reações. A oxidação libera 3 e⁻, e a redução consome 1 e⁻. Vamos multiplicar a meia-reação de redução por 3 para igualar:
Oxidação (Ti):
Redução (Fe) × 3:
Passo 10
Agora, somamos as duas meias-reações, cancelando os elétrons:
Resposta
A equação balanceada em condições ácidas fica: