Escreva as semi-reações balanceadas nas quais o
age como um oxidante em
Passo 1
O enunciado pede: "Escreva as semi-reações balanceadas nas quais o
age como um oxidante em
".
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- O reagente que age como agente oxidante é
. -
significa meio fortemente ácido (há abundância de ). - Preciso fornecer semi-reações (meia-reações) de redução, ou seja, escrever a transformação do
no permanganato para as espécies reduzidas, balanceando átomos e cargas.
Passo 2
Como vamos balancear meia-reações em meio ácido, vou explicar o método passo a passo (o truque padrão):
- Escreva a reação não balanceada (esqueleto) da espécie que será reduzida.
- Primeiro balanceie todos os átomos, exceto oxigênio e hidrogênio (normalmente o metal já está balanceado).
- Balanceie os oxigênios adicionando
. Cada molécula de adiciona 1 átomo de O e 2 de H. - Balanceie os hidrogênios adicionando
. - Balanceie a carga adicionando elétrons (
). Coloque os elétrons no lado mais positivo para igualar as cargas. - Verifique contagens de átomos e cargas.
Explicação rápida de por que isso funciona: em meio ácido não usamos
; qualquer excesso de oxigênio é compensado com água e o excesso de hidrogênio com
. Elétrons ajustam a carga total, porque reduções/oxidações envolvem ganho/perda de elétrons.
Passo 3
Vamos analisar a espécie inicial:
. Primeiro calcule a variação de número de oxidação do manganês para saber quantos elétrons são transferidos.
- Na espécie
, cada oxigênio costuma ter número de oxidação . Portanto, se o manganês tem número , temos:
Logo o Mn em
está em estado de oxidação
.
Um produto comum de redução de
em meio fortemente ácido é o íon
(estado de oxidação
). A mudança de
para
corresponde ao ganho de
elétrons:
Passo 4
Agora balanceamos a meia-reação para a redução
seguindo o método:
- Balanceie Mn: já está 1 para 1.
- Balanceie O: o lado esquerdo tem 4 oxigênios; o lado direito tem 0. Adicionamos
moléculas de ao lado que falta oxigênio (normalmente ao lado dos produtos):
- Balanceie H: agora o lado direito tem
hidrogênios; então adicionamos ao lado que precisa de H (lado dos reagentes):
- Balanceie carga com elétrons: calcule a carga de cada lado. Lado esquerdo:
. Lado direito: (da ) mais (água é neutra) = . Para igualar cargas, precisamos adicionar elétrons ( ) ao lado mais positivo (esquerdo) para reduzir sua carga de para :
- Verificação final:
- Átomos: Mn:1/1; O:4/4 (nos 4 H2O); H:8/8.
- Carga: lado esquerdo
. Lado direito . Está balanceado.
Passo 5
Comentário sobre outras semi-reações possíveis: em meios neutros ou ligeiramente básicos o permanganato pode reduzir-se a
(óxido de manganês (IV), sólido). Mesmo que o enunciado peça
(ácido), eu apresento também a meia-reação para
porque às vezes provas pedem comparar ou escrever alternativas. Vou balancear também
em meio ácido (mesmo que, na prática,
seja mais comum em pH neutro):
- Esqueleto:
. Mn já balanceado. - Balanceie O: lado esquerdo tem 4 O, lado direito tem 2 O; falta 2 O no lado direito, então adicionamos
ao lado direito? Na verdade para balancear O, se há excesso no reagente, adicionamos águas ao produto. Aqui esquerda 4, direita 2, então adicionamos ao lado direito:
- Balanceie H: lado direito tem
H, então adicionamos ao lado esquerdo:
- Balanceie carga: lado esquerdo
. Lado direito neutro (sólido água e MnO2 são neutros): . Para igualar, adicionamos ao lado esquerdo (redução):
- Verificação: átomos e cargas conferem: Mn 1/1; O 4/ (2 em MnO2 + 2 em 2 H2O) =4; H 4/4; cargas: esquerda
, direita . Balanceado.
Observação: a primeira meia-reação (redução a
) é a típica em meio fortemente ácido (
). A segunda é útil para condições menos ácidas; incluí para completar o entendimento.