Escreva as equações balanceadas para as seguintes reações em solução básica:
b)
b)
Passo 1
O enunciado pede para escrever a equação química balanceada, em meio básico, para a reação dada:
Informações relevantes que temos:
- Reagentes:
e . - Produtos:
e . - Meio: básico (podemos usar
e para balancear prótons/oxigênios). - A reação envolve transferência de elétrons (redox): devemos identificar e equilibrar as semi-reações de oxidação e redução, depois combinar de modo que os elétrons se cancelem.
Passo 2
Identificar as variações de número de oxidação (isso indica quem é oxidado e quem é reduzido).
- Em
o ferro tem estado (cada é -1, somando -3 para neutralizar +3). Em o ferro é . Logo, o ferro sofre redução: (ganho de 1 elétron por átomo de Fe). - Em
o cromo é +3. No produto o oxigênio soma , então para obter carga total o cromo fica com (pois ). Portanto, o cromo é oxidado de +3 para +7 (perda de elétrons). Observação: esse valor é consequência da fórmula dada ; vamos seguir o enunciado.
Passo 3
Escrever as semi-reações com as espécies principais (sem ainda equilibrar O e H):
- Semi-reação de redução (ferro):
- Semi-reação de oxidação (cromo):
Passo 4
Equilibrar a semi-reação do ferro (em meio básico). Procedimento: equilibrar átomos, depois cargas adicionando
,
e elétrons quando necessário.
- Observando os grupos
: do lado esquerdo há 3 OH, do direito 2 OH; falta 1 no lado direito. Para balancear oxigênio e hidrogênio numa reação em meio básico é comum acrescentar no lado que precisa. - Colocando um
no produto:
- Agora verificar cargas: lado esquerdo é neutro, lado direito tem uma espécie com carga
( ). Para equilibrar as cargas acrescentamos um elétron ao lado que ficar mais positivo; aqui, para igualar, colocamos um elétron no lado esquerdo (redução recebe elétrons) ou, mais direto, escrevemos a semi-reação com um elétron do lado dos reagentes:
- Conferindo: átomos de O e H já balanceados; cargas: esquerda
(porque do lado esquerdo temos dando carga ), direita . OK. Essa é a semi-reação balanceada do ferro em meio básico. Ela mostra que cada ganha 1 elétron.
Passo 5
Equilibrar a semi-reação do cromo (em meio básico). Método padrão: equilibrar oxigênios com
, depois hidrogênios com
, equilibrar cargas com elétrons e finalmente converter para meio básico (substituindo
por
).
- Começamos na forma ácida para facilitar:
- Equilibrar oxigênios adicionando
ao lado que falta O (lado esquerdo):
- Equilibrar hidrogênios adicionando
ao lado que falta H (lado direito):
- Agora equilibrar cargas com elétrons. Calcular cargas: lado esquerdo
(porque neutro + dá ). Lado direito . Para reduzir a carga direita de para adicionamos ao lado direito:
- Converter para meio básico: adicionar
a ambos os lados para neutralizar os :
- Substituir
, e simplificar as água:
- Conferindo: átomos e cargas equilibrados. Essa é a semi-reação do cromo em meio básico; ela mostra que cada átomo de Cr perde
.
Passo 6
Combinar as semi-reações de modo que os elétrons se cancelem. Temos:
- Semi-reação ferro (redução), por átomo de Fe:
- Semi-reação cromo (oxidação):
- Para cancelar os elétrons, multiplicamos a semi-reação do ferro por
(porque a do cromo libera ):
- Agora somamos com a semi-reação do cromo (os
se cancelam):
Lado esquerdo total:
Lado direito total:
Passo 7
Simplificar a equação resultante cancelando espécies iguais em ambos os lados (no caso,
aparece dos dois lados):
- Subtrair
de ambos os lados ( no lado esquerdo menos no direito dá restantes no lado esquerdo). Resultado final:
- Conferência final rápida (átomos e cargas):
- Ferro:
ambos os lados. - Cromo:
ambos os lados. - Oxigênio e hidrogênio: contagens conciliam (pode verificar somando os
e como feito no raciocínio). - Carga total: lado esquerdo
. Lado direito (de ). Logo, carga equilibrada.
- Ferro: