Faça o balanceamento das seguintes semi-reações:
(meio básico)
Passo 1
O enunciado pede para balancear a reação entre íons e hidróxidos em meio básico:
Informações relevantes que temos (explicitadas):
- Espécies iniciais:
e . - Espécies finais:
e . - Meio: básico (podemos usar
e para balancear H e O). - Não há coeficientes numéricos dados; temos que encontrar coeficientes inteiros que equilibrem átomos e cargas.
- Como dica rápida: provavelmente é um processo redox (troca de elétrons), então vamos usar o método das semi-reações.
Passo 2
Breve aula sobre o método das semi-reações em meio básico (passo a passo conceitual):
- O método consiste em separar a reação em duas semi-reações: a de redução (onde se ganha elétrons) e a de oxidação (onde se perde elétrons).
- Para cada semi-reação balanceamos, em ordem:
- Todos os elementos diferentes de H e O.
- Oxigênios adicionando
. - Hidrogênios adicionando
(em meio básico). - Cargas adicionando elétrons
.
- Depois igualamos o número de elétrons trocados multiplicando as semi-reações por inteiros adequados e somamos as duas semi-reações, cancelando espécies comuns.
- Sempre checar no final conservação de massa (átomos) e de carga elétrica.
Vou aplicar isso aqui, passo a passo, e explicar cada acréscimo de, e .
Passo 3
Identificar quais são as semi-reações e os estados de oxidação (rápido):
- Para o
: em o cromo tem oxidação ; em o cromo tem oxidação . Logo o Cr é reduzido (ganha elétrons). - Para o
: em o ferro é ; em é . Logo o Fe é oxidado (perde elétron).
Assim, as semi-reações elementares (não balanceadas ainda) são:
redução:\n
oxidação:
Passo 4
Balanceando a semi-reação de redução em meio básico (detalhado):
- Escrevo a semi-reação inicial:
- Balanceio o Cr (já balanceado: 1 átomo de Cr em cada lado).
- Balanceio O adicionando
: esquerda tem 4 O, direita tem 2 O, então adiciono moléculas de no lado direito para igualar O:
Agora O: esquerda
, direita
.
4. Balanceio H usando (meio básico): no lado direito há
moléculas de
=
H, então acrescento
ao lado esquerdo:
4. Balanceio H usando
Agora H: esquerda
(nos
), direita
(nos
).
5. Balanceio cargas adicionando elétrons : calcule a carga de cada lado:
5. Balanceio cargas adicionando elétrons
- Carga da esquerda:
(do ) + (dos ) = . - Carga da direita:
(do ) + (água) = .
Para equalizar cargas, preciso tornar o lado direito tão negativo quanto o esquerdo; adicionoelétrons no lado esquerdo? Se eu adicionasse elétrons no lado esquerdo tornaria a carga ainda mais negativa, mas a semi-reação de redução deve ter elétrons no lado esquerdo (ganho). Para encontrar corretamente, é mais seguro equilibrar via método em meio ácido e depois converter — farei isso para não confundir sinais.
(Nota: essa etapa mostra que manipular sinais direto pode levar a confusão; o jeito robusto é balancear primeiro em meio ácido e depois converter para básico — vou refazer a semi-reação de redução via ácido e converter.)
Passo 5
Refazendo a semi-reação de redução em meio ácido e convertendo para básico (método seguro):
- Em meio ácido: balanceio O adicionando
e H com .
Adicionar
ao lado direito (para igualar O):
Isso introduz
H no lado direito, então adiciono
ao lado esquerdo:
Agora equilibro cargas com elétrons: carga esquerda =
. Carga direita =
. Para igualar, adiciono
ao lado esquerdo (redução recebe elétrons):
- Converter para meio básico: neutralizo cada
adicionando em ambos os lados. Aqui há , então adiciono a ambos os lados:
Simplifico
: os
do lado esquerdo juntam-se aos
do mesmo lado formando
. Então:
Cancelei
em ambos os lados (subtraindo
) e obtive a forma final em básico:
Verificação rápida: átomos e cargas conferem (carga esquerda
; direita
Passo 6
Balanceando a semi-reação de oxidação em meio básico (detalhado):
Escrevo:
Escrevo:
- Fe já balanceado.
- O/H: esquerda tem 2 grupos OH, direita 3 grupos OH. Para aumentar a quantidade de OH no lado esquerdo, adiciono
ao lado esquerdo:
Agora átomos de O e H: esquerda tem
OH, direita tem 3 OH — OK.
3. Cargas: esquerda tem (do
), direita é neutro; isso significa que a esquerda é mais negativa. Como esta é a semi-reação de oxidação (o Fe passa de +2 para +3), deve aparecer um elétron no lado direito (perda de elétrons). Colocando
no lado direito, obtemos:
3. Cargas: esquerda tem
Verificação de cargas: esquerda
, direita
— OK. Átomos também OK. Esta semi-reação está balanceada.
Passo 7
Igualando elétrons e somando as semi-reações:
- A semi-reação de redução consome
:
- A semi-reação de oxidação produz
:
Multiplico a semi-reação de oxidação por
para que os elétrons se cancelem:
que dá:
Agora somo as duas semi-reações (as
se cancelam):
Esquerda total:
Esquerda total:
Direita total:
Escrevendo a soma:
Passo 8
Simplificação final e verificação:
- Podemos cancelar
em ambos os lados, subtraindo-os:
Sobramdo lado direito.
Resultado simplificado:
Verificação final (átomos e cargas):
- Cr: 1 = 1.
- Fe:
. - O: esquerda:
(do ) + (das ) + (dos ) total . Direita: (do ) + (dos ) + (do ) total . - H: esquerda:
(água) + (dos ) = . Direita: (dos ) + (do ) = . - Carga: esquerda:
(do ). Direita: (do ) + (do ) = . Tudo conferido.
Você conseguiu! A equação está balanceada em meio básico.