Faça o balanceamento e indique o agente redutor e o agente oxidante.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) fazer o balanceamento da reação química dada e (2) indicar o agente redutor e o agente oxidante. A reação fornecida é:
Informações relevantes dadas diretamente no enunciado:
Não há coeficientes fornecidos; precisamos encontrá‑los de modo que a massa e a carga fiquem balanceadas e, em seguida, identificar quais espécies são oxidadas e reduzidas.
Passo 2
Primeiro vou esclarecer uma ambiguidade da notação original: o íon vanádico comum em solução ácida com fórmula próxima à dada é o íon
(vanádio no estado +5 ligado a dois oxigênios, carga total
). Considerando que o produto é
(vanádio no estado +4 com um oxigénio), a escrita correta e compatível com reações redox em meio ácido é:
Vou trabalhar com
no lugar do
que apareceu no enunciado, porque essa é a forma química que permite balancear carga e massa em meio ácido de forma consistente. Se o enunciado tivesse outra intenção, teria que ser informado; aqui consideramos a versão química usual.
Agora vamos analisar o que muda de oxidação/estado de oxidação entre reagentes e produtos, para saber quais semirreações escrever.
Passo 3
Determinar estados de oxidação para identificar as semirreações:
-
Para
: se é o estado de oxidação do V, então . Logo . -
Para
: se é o estado de oxidação do V, então . Logo .
Portanto o vanádio passa depara : ele ganha um elétron, ou seja, é reduzido. -
Para o prata metálica
: estado de oxidação . -
Para
: estado de oxidação .
Portanto a prata passa depara : perde um elétron, ou seja, é oxidada.
Com isso temos duas semirreações naturais a montar: uma de redução (vanádio) e outra de oxidação (prata).
Passo 4
Montar a semirreação de redução do vanádio (em meio ácido). Começamos com os íons conhecidos:
Balancear átomos de oxigénio adicionando água: o lado esquerdo tem 2 oxigênios, o direito tem 1 (no
), então precisamos de 1
no lado direito para igualar oxigênios? Vamos checar cuidadosamente:
- Átomos de V: já balanceados (1 e 1).
- Átomos de O: esquerda 2, direita 1 (no
). Para igualar O, adicionamos 1 água no lado direito? Se adicionarmos 1 água no direito, o número de oxigênios no direito passa para , igualando ao lado esquerdo. Então:
- Agora balancear hidrogênios adicionando
: a direita há H (na água), então adicionamos no lado esquerdo:
- Balancear cargas adicionando elétrons: carga à esquerda é
(do ) mais (dos ) total . Carga à direita é (do ) mais (água) total . Para igualar, colocamos 1 elétron no lado esquerdo ou direito? Como a esquerda está mais positiva (+3) que a direita (+2), devemos adicionar 1 elétron no lado esquerdo para reduzir a carga esquerda em 1: isso não é usual — normalmente adicionamos elétrons ao lado mais positivo para reduzir carga. Mas é mais claro colocar o elétron no lado que torna as cargas igual: se colocarmos 1 elétron à esquerda, a carga esquerda fica , igual à direita. Entretanto a convenção com semirreações de redução é colocar o elétron no lado dos reagentes (lado esquerdo) para indicar ganho de elétron. Assim a semirreação fica:
Verificação final da semirreação de redução:
- Átomos: V:1=1, O:2=1+1, H:2=2.
- Carga: esquerda
; direita . Ok.
Passo 5
Montar a semirreação de oxidação da prata:
Balancear elétrons: para passar de
a
a prata perde um elétron, então:
Verificação:
- Átomos: Ag 1=1.
- Carga: esquerda
; direita . Ok.
Passo 6
Agora somar as duas semirreações, lembrando de cancelar os elétrons. Temos:
Redução:
Redução:
Oxidação:
Somando termo a termo e cancelando
(um em cada lado), obtemos:
Não há necessidade de multiplicar semirreações porque cada uma envolve exatamente 1 elétron. Essa é a equação global balanceada.
Passo 7
Fazer checagens finais de massa e carga:
- Átomos: V:1=1; Ag:1=1; O: esquerda 2 = direita
(em ) + (em ) =2; H: esquerda (dos ) = direita (em ). Tudo ok. - Carga total: esquerda
(de ) + (dos ) + (Ag) = . Direita (de ) + (H2O) + (Ag+) = . Carga balanceada.
Identificação dos agentes:
- A espécie que é reduzida (ganha elétron) é
; portanto é o agente oxidante (pois provoca oxidação no outro). - A espécie que é oxidada (perde elétron) é
; portanto é o agente redutor (pois doa elétrons ao outro).
Resposta
Agente oxidante:
Agente redutor: