Faça o balanceamento das equações Químicas abaixo:
Passo 1
O enunciado pede que a seguinte reação seja balanceada:
.
Informações dadas (listas de espécies que aparecem no enunciado):
,
,
são reagentes;
,
,
são produtos.
O que devemos entregar: a equação química balanceada, isto é, encontrar os coeficientes estequiométricos inteiros que tornam iguais os números de cada átomo e o balanço de carga em ambos os lados.
Passo 2
Vamos identificar o que muda de oxidação entre reagentes e produtos (isso nos diz quem é oxidado e quem é reduzido).
Como se calcula número de oxidação (mini-aula rápida): normalmente oxigênio em compostos vale
(exceto peróxidos), hidrogênio ligado a não-metais vale
. Cargas de íons simples são iguais ao seu número de oxidação.
Calculando:
- Para
o cromo tem oxidação (já é um íon). - Em
: cada oxigênio vale , total . A carga total é , então o cromo deve ser tal que . Logo cromo vai de para : perde elétrons (oxida). - Em
: oxigênios totalizam , o composto é neutro, logo manganês tem . - Em
manganês tem . Logo manganês vai de para : ganha elétrons (reduz).
Conclusão dos cálculos de oxidação: cada átomo de Cr perde
elétrons (
), cada átomo de Mn ganha
elétrons (
).
Passo 3
Escolha do método e por quê (mini-aula): Usamos o método das semi-reações (half-reactions) porque temos transferência de elétrons (mudança de estados de oxidação). Além disso o reagente contém
, e um produto é
(espécie com oxigênios e carga), indicando meio básico — então vamos balancear as semi-reações primeiro em meio ácido para facilidade e depois converter para básico (procedimento padrão).
Ideia do método: separar a reação em duas semi-reações (oxidação e redução), balancear átomos que não sejam H e O, depois balancear O com
, H com
, ajustar cargas com elétrons, e por fim converter
para
porque o meio é básico. Depois igualamos o número de elétrons trocados multiplicando as semi-reações e somamos.
Passo 4
-
Escrevo a semi-reação não balanceada:
. -
Balanceio oxigênios adicionando água (em meio ácido): produto tem
O, então adiciono ao lado que falta O (lado dos reagentes):
- Balanceio hidrogênios adicionando
(em meio ácido): à esquerda temos H, então adiciono ao lado oposto (produtos):
- Balanceio cargas adicionando elétrons. Cargas: lado esquerdo
. Lado direito . Para igualar, adiciono ao lado direito (o que reduz para ):
- Converto para meio básico: adiciono
a ambos os lados (igual ao número de ):
Escrevo antes da simplificação:
Mas
, então:
Agora cancelo
em ambos os lados (8 à direita e 4 à esquerda deixam 4 à direita):
Esta é a semi-reação de oxidação balanceada em meio básico.
Passo 5
-
Semi-reação inicial:
. -
Balanceio oxigênios adicionando
(em ácido): há O no reagente, então adiciono ao lado que falta O (produtos):
- Balanceio hidrogênios adicionando
: à direita há H, então adiciono ao lado dos reagentes:
- Balanceio de carga com elétrons: cargas — lado esquerdo
; lado direito . Para igualar, adiciono ao lado esquerdo (reduzindo +4 para +2):
- Converto para meio básico: adiciono
a ambos os lados:
No lado esquerdo
, então:
Cancelo
de ambos os lados (4 à esquerda e 2 à direita deixam 2 à esquerda):
Esta é a semi-reação de redução balanceada em meio básico.
Passo 6
A semi-reação de oxidação libera
e a redução consome
. Para que os elétrons cancelem, faço o mínimo múltiplo comum de
e
, que é
.
Multiplico a semi-reação de oxidação por
:
Multiplico a semi-reação de redução por
:
Passo 7
Somando as duas equações (os
se cancelam):
Lado dos reagentes:
Lado dos produtos:
Agora simplifico cancelando espécies iguais em ambos os lados:
- Hidróxidos:
(reagentes) e (produtos) deixam no lado dos reagentes. - Águas:
(reagentes) e (produtos) deixam no lado dos produtos.
Ficamos com:
Passo 8
Conto átomos e carga para garantir que está balanceado:
Átomos:
- Cr:
à esquerda, à direita. - Mn:
à esquerda (vindo de ), à direita. - O: à esquerda
(dos ) + (dos ) = . À direita (dos ) + (dos ) = . - H: à esquerda
(dos ), à direita (dos ).
Cargas:
- Esquerda:
(dos ) + neutro + (dos ) → total . - Direita:
(dos ) + (dos ) + neutro → total .
Carga e átomos conferem: equação está balanceada.