Faça o balanceamento e indique o agente redutor e o agente oxidante.
Passo 1
O que o enunciado pede:\n
- Fazer o balanceamento da reação\n
- Indicar o agente redutor e o agente oxidante.\n
Informações fornecidas e observações iniciais:\n - As espécies envolvidas são
, , , e .\n - A reação ocorre em meio aquoso ácido (porque aparece
), então podemos usar o método de semi-reações em meio ácido.\n - Precisamos tanto balancear átomos quanto elétrons (reação de oxirredução).
Passo 2
Identificar variações de número de oxidação para saber quem é oxidado e quem é reduzido (passo didático sobre números de oxidação):\n
- Regra: em compostos,
costuma ter número de oxidação e costuma ter .\n - Para
: . Então em vale .\n - Para
: . Então passa de para — reduziu (ganhou elétron).\n - Para o carbono: no estado elementar
temos . Em : . Então passa de para — oxida (perde elétrons).\n
Conclusão:é oxidado e alguma espécie do ácido nítrico ( em +5) é reduzida.
Passo 3
Montar a semi-reação de oxidação (carbono sendo oxidado). Ensinar passo a passo como balancear meia-reações em meio ácido:\n
- Meia-reação de partida:
.\n - Balancear oxigênios:
tem 2 O; acrescentamos moléculas de do lado que precisar de O. Aqui colocamos ao lado dos reagentes para fornecer oxigênios:\n
- Balancear hidrogênios adicionando
no outro lado: temos H à esquerda, então colocamos à direita:\n
- Balancear cargas adicionando elétrons. Cálculo de cargas: lado esquerdo neutro; lado direito tem
(dos ). Para equilibrar a carga, adicionamos elétrons ao lado direito (elétrons à direita na oxidação):\n
- Verificação: átomos e carga balanceados; a semi-reação está correta.
Passo 4
Montar a semi-reação de redução (nitrato sendo reduzido a dióxido de nitrogênio). Explicação pedagógica:\n
- Em solução ácida
. Trabalhamos com porque é a forma do ânion nitrato.\n - Meia-reação de partida:
.\n - Balancear oxigênios: esquerda tem 3 O, direita tem 2 O; para conservar O vamos formar uma
no lado que faltar O. Colocamos à direita:\n
- Balancear hidrogênios adicionando
no lado oposto: há 2 H em à direita, então colocamos à esquerda:\n
- Balancear cargas adicionando elétrons. Carga à esquerda:
. Carga à direita: . Para igualar, colocamos elétron no lado esquerdo (redução recebe elétron):\n
- Verificação: átomos e cargas balanceados; a semi-reação de redução está correta.
Passo 5
Fazer as proporções necessárias para eliminar os elétrons e combinar as semi-reações:\n
- A semi-reação de oxidação libera
.\n - A semi-reação de redução consome
.\n - Multiplicamos a semi-reação de redução por
para igualar elétrons:\n
que dá
Passo 6
Somar as duas semi-reações (a de oxidação e a redução escalada) e simplificar termos que se cancelam:\n
- Semi-oxidação:\n
- Semi-redução escalada:\n
- Somando membro a membro e cancelando
:\n
Esquerda combinada:\n
Direita combinada:\n - Cancelamentos e simplificações:\n
- Elétrons: cancelados.\n
- Subtrair
da direita esquerda (4 à direita e 2 à esquerda) → sobra no produto.\n - Subtrair
de ambos os lados (8 à esquerda e 4 à direita) → sobra no reagente.\n
Resultado intermediário:\n
Passo 7
Voltar da forma iônica para a forma molecular (já que o enunciado usa
) e verificar átomos e cargas:\n
-
corresponde a em solução (cada contribui com ).\n - Substituindo, obtemos a equação molecular balanceada:\n
- Verificação rápida de átomos:\n
- C:
de cada lado.\n - H: esquerda
, direita .\n - N: esquerda
, direita .\n - O: esquerda
, direita .\n
- C:
- Todas as contas batem; a equação está balanceada.
Passo 8
Identificar o agente redutor e o agente oxidante (explicação didática):\n
- Definição curta: o agente redutor é a substância que doa elétrons (é oxidada); o agente oxidante é a substância que aceita elétrons (é reduzida).\n
- Aqui:
é oxidado de para (perde elétrons), logo é o agente redutor.\n - O
no passa de para (ganha elétron), logo atua como agente oxidante.\n - Observação: na prática, o íon nitrato
é o aceitor de elétrons, mas como o reagente é apresentado como em solução, dizemos que o ácido nítrico é o agente oxidante.
Resposta
Agente redutor:
\n
Agente oxidante:
Agente oxidante: