Escreva equações químicas para as seguintes reações.
Oxidação do cádmio pelo ácido nítrico diluído.

Passo 1

O enunciado pede: escrever a(s) equação(ões) química(s) para a oxidação do cádmio pelo ácido nítrico diluído.
Informações relevantes (o que o enunciado dá ou implica):
  • Reagentes: cádmio metálico e ácido nítrico diluído.
  • Produto esperado: nitrato de cádmio ( \mathrm{Cd^{2+}} combinado com \mathrm{NO_3^-}), água e um óxido reduzido do nitrogênio.
    Observação importante que vou usar sem perguntar: com ácido nítrico diluído o agente oxidante \mathrm{NO_3^-} tende a ser reduzido a monóxido de nitrogênio, \mathrm{NO} (gás incolor). Em ácido nítrico concentrado o produto comum é \mathrm{NO_2} (gás marrom), mas aqui o enunciado diz “diluído”, então vou balancear a reação produzindo \mathrm{NO}.

Passo 2

Identificar semi‑reações (metodologia: método das semi‑reações em meio ácido). Primeiro escrevo a semi‑reação de oxidação do metal cádmio em termos de íon:
\mathrm{Cd} \rightarrow \mathrm{Cd^{2+}} + 2\,\mathrm{e^-}.
Explicação: o cádmio metálico tem estado de oxidação 0 e ao formar o íon \mathrm{Cd^{2+}} perde dois elétrons; cada átomo de cádmio fornece 2 elétrons.

Passo 3

Agora a semi‑reação de redução do íon nitrato \mathrm{NO_3^-} até \mathrm{NO} em meio ácido. Procedimento padrão para balancear: balancear N, depois O adicionando água, depois H adicionando \mathrm{H^+}, e finalmente ajustar cargas com elétrons.
  1. Escrever a transformação de nitrogênio:
\mathrm{NO_3^-} \rightarrow \mathrm{NO}.
  1. Balancear oxigênios: há 3 O à esquerda e 1 O à direita, então adiciono 2 \mathrm{H_2O} à direita para completar oxigênios:
\mathrm{NO_3^-} \rightarrow \mathrm{NO} + 2\,\mathrm{H_2O}.
  1. Balancear hidrogênios: aparecem 4 H à direita (dos 2 \mathrm{H_2O}), então adiciono 4 \mathrm{H^+} à esquerda:
\mathrm{NO_3^-} + 4\,\mathrm{H^+} \rightarrow \mathrm{NO} + 2\,\mathrm{H_2O}.
  1. Balancear cargas com elétrons: carga à esquerda é -1 + 4 = +3; à direita é 0. Para igualar, coloco 3 elétrons à esquerda ou melhor, como é redução (ganho de elétrons), devo colocar 3 elétrons à esquerda? Na semi‑reação de redução os elétrons aparecem à esquerda. Assim:
\mathrm{NO_3^-} + 4\,\mathrm{H^+} + 3\,\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{NO} + 2\,\mathrm{H_2O}.
Verificação: cargas à esquerda -1 +4 -3 = 0, à direita 0. Átomos conferem. Portanto a semi‑reação de redução está balanceada.

Passo 4

Combinar as semi‑reações cancelando elétrons. A semi‑reação de oxidação (cada \mathrm{Cd}) libera 2 elétrons; a de redução consome 3 elétrons. Para cancelar elétrons tomamos o mínimo múltiplo comum 6: multiplico a oxidação por 3 e a redução por 2.
Oxidação (×3):
3\,\mathrm{Cd} \rightarrow 3\,\mathrm{Cd^{2+}} + 6\,\mathrm{e^-}.
Redução (×2):
2\,\mathrm{NO_3^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 6\,\mathrm{e^-} \rightarrow 2\,\mathrm{NO} + 4\,\mathrm{H_2O}.
Somando as duas semi‑reações (os 6\,\mathrm{e^-} se cancelam) resulta:
3\,\mathrm{Cd} + 2\,\mathrm{NO_3^-} + 8\,\mathrm{H^+} \rightarrow 3\,\mathrm{Cd^{2+}} + 2\,\mathrm{NO} + 4\,\mathrm{H_2O}.

Passo 5

Converter íons \mathrm{NO_3^-} e \mathrm{H^+} para moléculas de ácido nítrico \mathrm{HNO_3} (no meio aquoso cada molécula de \mathrm{HNO_3} fornece um \mathrm{H^+} e um \mathrm{NO_3^-}). Na equação obtida há 2 \mathrm{NO_3^-} e 8 \mathrm{H^+}; para representar isso por \mathrm{HNO_3} uso 8 moléculas de \mathrm{HNO_3} (que fornecem 8 \mathrm{H^+} e 8 \mathrm{NO_3^-}). Esses 8 nitratos se distribuem: 6 deles formam os três nitratos ligando ao 3\,\mathrm{Cd^{2+}} (cada \mathrm{Cd^{2+}} forma \mathrm{Cd(NO_3)_2} usando 2 nitratos), e os 2 nitratos restantes aparecem implicitamente balanceando a contagem de nitrogênios. Fazendo essa conversão obtemos a equação molecular balanceada:
3\,\mathrm{Cd}(s) + 8\,\mathrm{HNO_3}(aq) \rightarrow 3\,\mathrm{Cd(NO_3)_2}(aq) + 2\,\mathrm{NO}(g) + 4\,\mathrm{H_2O}(l).
Explicação rápida: cada três átomos de cádmio reagem com oito moléculas de ácido nítrico diluído; o cádmio é oxidado a \mathrm{Cd^{2+}} e o nitrato é parcialmente reduzido a \mathrm{NO}, produzindo também água.

Passo 6

Comentário final didático e de prova: ao escrever reações com ácido nítrico sempre lembre que é um ácido oxidante — o produto reduzido do nitrogênio depende da concentração do ácido e das condições experimentais:
  • ácido nítrico diluído → redução típica até \mathrm{NO} (como usei acima);
  • ácido nítrico concentrado → redução típica até \mathrm{NO_2}.
    Na prova, se o enunciado disser explicitamente “diluído”, use \mathrm{NO}; se disser “concentrado” use \mathrm{NO_2}. Sempre justifique por meio das semi‑reações se precisar balancear por redox.

Resposta

3\,\mathrm{Cd}(s) + 8\,\mathrm{HNO_3}(aq) \rightarrow 3\,\mathrm{Cd(NO_3)_2}(aq) + 2\,\mathrm{NO}(g) + 4\,\mathrm{H_2O}(l)

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