Faça o balanceamento e indique o agente redutor e o agente oxidante.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: balancear a reação e indicar o agente redutor e o agente oxidante. A reação dada é:
Informações relevantes que temos do enunciado:
- Reagentes:
, , . - Produtos:
, . - Meio aquoso e ácido (há
, um ácido forte), então podemos usar íons e para balancear meias-reações redox. - Precisamos também identificar qual espécie se oxida (perde elétrons) e qual se reduz (ganha elétrons).
Passo 2
Vamos determinar as variações de estados de oxidação (número de oxidação) para identificar quem se oxida e quem se reduz. Relembrando rapidamente como atribuir números de oxidação (sem complicar): geralmente
é
,
é
quando ligado a não-metais, e a soma dos números de oxidação num composto neutro é
.
Calcular para o enxofre:
- Em
: cada oxigênio é , então para ,
- Em
: cada H é e cada O é , então
Portanto o enxofre vai de
para
(aumentou), ou seja, perdeu elétrons → foi oxidado.
Calcular para o nitrogênio:
- Em
: H é , O é , então
- Em
: O é , composto neutro, então
Portanto o nitrogênio vai de
para
(diminuiu), ou seja, ganhou elétrons → foi reduzido.
Passo 3
Conclusão (prévia):
é o agente redutor (porque se oxida, perde elétrons) e
é o agente oxidante (porque o nitrogênio se reduz, ganha elétrons). Para ter certeza e para balancear a reação, vamos montar as meias-reações de oxidação e redução e balanceá-las em meio ácido.
Passo 4
Escolhemos o método das meias-reações (half-reactions) porque a reação envolve transferência de elétrons entre espécies com mudança de estados de oxidação, e estamos em meio ácido (podemos usar
e
para balancear H e O). A ideia: separar em meia-reações de oxidação e redução, balancear átomos (exceto H e O), depois O com
, H com
, carga com elétrons
, igualar elétrons e somar.
Passo 5
Montar e balancear a meia-reação de oxidação (enxofre):
Equação inicial (usando espécies dadas):
Equação inicial (usando espécies dadas):
- Balancear o enxofre: já está 1 e 1.
- Balancear oxigênios adicionando
:
- Lado esquerdo tem
oxigênios; lado direito tem . Então adicionamos ao lado que tem menos oxigénio (esquerdo) para igualar:
Agora oxigênios: esquerdo
, direito
— ok.
3) Balancear hidrogênios com :
3) Balancear hidrogênios com
- Esquerdo tem
H (das 2 ), direito tem H (em ), portanto falta H à direita; colocamos no lado direito:
- Balancear carga com elétrons
:
- Lado esquerdo carga
. Lado direito: é neutro e dá carga . Para igualar, precisamos de elétrons no lado direito para reduzir a carga em :
Essa é a meia-reação de oxidação. Note que produz elétrons (está do lado dos produtos), consistente com oxidação.
Passo 6
Montar e balancear a meia-reação de redução (nitrogênio):
Equação inicial:
Equação inicial:
- Balancear nitrogênios: já 1 e 1.
- Balancear oxigênios com
:
- Lado esquerdo tem
O; lado direito tem O. Colocamos no lado direito para atingir O:
- Balancear hidrogênios com
:
- Esquerdo tem
H (em ), direito tem H (nas 2 ). Para igualar, colocamos no lado esquerdo (porque ):
- Balancear carga com elétrons
:
- Carga no lado esquerdo:
neutro + → . Lado direito neutro. Para igualar a carga, adicionamos no lado esquerdo (elétrons como reagentes porque é redução):
Essa é a meia-reação de redução (consome elétrons).
Passo 7
Igualar o número de elétrons trocados: a meia-oxidação produz
, a meia-redução consome
. O mínimo comum múltiplo é
. Multiplicamos a oxidação por
e a redução por
:
Oxidação
:
Redução
:
Passo 8
Somar as duas meias-reações e cancelar termos iguais em ambos os lados (elétrons e íons
):
Somando:
Cancelar
e
dos dois lados:
Agora simplificar as moléculas de água: há
no lado esquerdo e
no direito; subtrair
de ambos os lados deixa
à esquerda:
Passo 9
Verificação rápida de balanço (átomos e carga):
- Enxofre:
à esquerda (3 ), à direita (3 ). OK. - Nitrogênio:
à esquerda (2 ), à direita (2 ). OK. - Hidrogênio: à esquerda
(em ) + (em ) = . À direita (em ). OK. - Oxigênio: esquerda
(em ) + (em ) + (em ) total . Direita (em ) + (em ) total . OK. - Carga: todos os compostos são neutros, então carga total
de ambos os lados. OK.
Passo 10
Identificação final dos agentes:
- Agente redutor = espécie que perde elétrons (se oxida):
. - Agente oxidante = espécie que ganha elétrons (se reduz):
.
Força motivadora final: você conseguiu! O método das meias-reações em meio ácido foi perfeito aqui — é sistemático e garante que não falte nada. Respira, revisa os passos e treina mais um ou dois exercícios semelhantes para ficar tranquilo na prova.
Resposta
Agente oxidante:
Agente redutor:
Agente redutor: