Faça o balanceamento da seguinte equação. Indique o catodo, anodo, agente de oxidação e de redução.
(meio ácido)
(meio ácido)
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Fazer o balanceamento da equação/reação associada à célula representada por
(meio ácido). - Indicar o cátodo, o ânodo, o agente oxidante e o agente redutor.
Informações dadas (peguei-os diretamente do enunciado):
- Espécies presentes:
, , e . - Meio: ácido.
Passo 2
Determinar estados de oxidação dos elementos relevantes para prever quem é oxidado e quem é reduzido.
Regra rápida: em um íon poliatômico típico, o oxigênio tem estado de oxidação
. No íon
há três oxigênios: soma dos oxidações é
. O íon tem carga
, logo o iodo deve ter estado
tal que
. Portanto:
- Estado de oxidação do iodo em
é . - Estado de oxidação do iodo em
é (elemento simples).
Para cloro em
:
- Cada oxigênio é
, soma . O íon tem carga , então . - Estado de oxidação do cloro em
é . - Em
o cloro tem estado .
Conclusão rápida: tanto iodo quanto cloro estão em +5 nos respectivos oxiânions e em 0 nas formas moleculares. Portanto, as transformações possíveis são:
No sentido de oxidação/redução, passar de 0 para +5 significa perda de elétrons (oxidação); passar de +5 para 0 significa ganho de elétrons (redução).
Passo 3
Interpretar a notação da célula e decidir as semi-reações (quem é oxidado e quem é reduzido).
Na notação de célula eletroquímica o lado esquerdo normalmente representa o ânodo (onde ocorre oxidação) e o lado direito o cátodo (onde ocorre redução). O enunciado deu a célula como
.
Portanto:
Portanto:
- Ânodo (oxidação): sistema iodíneo
(iodo é oxidado). - Cátodo (redução): sistema clorato/cloro
(cloro é reduzido).
Vou agora balancear as duas semi-reações em meio ácido por método padrão (balancear átomos de elemento, O com
, H com
e carga com elétrons).
Passo 4
Balanceando a semi-reação de oxidação:
.
- Balancear iodo:
(agora há 2 átomos de I em cada lado).
- Balancear oxigênios adicionando água:
Direita temO, então adicionar moléculas de água ao lado esquerdo:
- Balancear hidrogênios adicionando prótons (
):
Esquerda temH, então colocar à direita:
- Balancear cargas com elétrons:
- Carga do lado esquerdo:
. - Carga do lado direito:
.
Para igualar, é necessário que o lado direito ganheelétrons (ou que o lado esquerdo perca 10 elétrons). Coloca-se no lado direito:
Isto descreve a oxidação (produção de elétrons).
Passo 5
Balanceando a semi-reação de redução:
.
- Balancear cloro:
(agora 2 átomos Cl em cada lado).
- Balancear oxigênios adicionando água:
Direita tem 0 O, esquerda temO, então colocar no lado direito:
- Balancear hidrogênios adicionando prótons (
):
Direita temH, então colocar no lado esquerdo:
- Balancear cargas com elétrons:
- Carga do lado esquerdo:
. - Lado direito: carga
.
Para neutralizar, adicionarao lado esquerdo (elétrons consumidos na redução):
Passo 6
Combinar as duas semi-reações de modo que elétrons se cancelem.
Semi-reações obtidas:
Somando as duas equações, os
se cancelam e os
e
também se cancelam (aparecem em lados opostos). Fazendo a soma e simplificando, sobra:
Este é o balanço final: verificação rápida por átomos e carga:
- I: 2 à esquerda (em
), 2 à direita (em ). - Cl:
à esquerda (em ), 2 à direita (em ). - O:
à esquerda, à direita. - Cargas: esquerda
, direita . Carga total conservada.
Passo 7
Identificar ânodo, cátodo, agente oxidante e agente redutor com base nas semi-reações:
- Ânodo (local da oxidação): eletrodo onde
é oxidado a . Logo o ânodo corresponde ao sistema iodíneo . - Cátodo (local da redução): eletrodo onde
é reduzido a . Logo o cátodo corresponde ao sistema clorato/cloro .
Agentes:
- Agente oxidante = espécie que sofre redução (aceita elétrons). Aqui é
(ele é reduzido a ), portanto é o agente oxidante. - Agente redutor = espécie que sofre oxidação (doa elétrons). Aqui é
(ele é oxidado a ), portanto é o agente redutor.
Resposta
Cátodo:
Ânodo:
Agente oxidante:
Agente redutor: