A hidrazina
e o tetróxido de dinitrogênio
formam uma mistura autoinflamável, utilizada como propulsor de foguetes. Os produtos da reação são
e
. (a) Escreva uma equação química balanceada para essa reação. (b) O que está sendo oxidado e o que está sendo reduzido? (c) Qual substância funciona como agente redutor e qual como agente oxidante?
Passo 1
O enunciado dá uma reação entre hidrazina
e tetróxido de dinitrogênio
que produz
e
. As perguntas são:
- (a) Escrever a equação química balanceada.
- (b) Determinar o que está sendo oxidado e o que está sendo reduzido.
- (c) Identificar qual substância atua como agente redutor e qual como agente oxidante.
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- Reagentes:
e . - Produtos:
e . - Não há outras espécies (íon, elétron, etc.) fornecidas explicitamente pelo enunciado.
Passo 2
Vamos aprender como atribuir números de oxidação (NOX) — passo chave para identificar oxidação/redução.
Regras úteis e simples:
- O NOX de um átomo em uma espécie elementar (por exemplo
puro) é . - Em compostos, hidrogênio ligado a não metais costuma ter NOX
. - Oxigênio em compostos costuma ter NOX
. - A soma dos NOX dos átomos que compõem uma espécie neutra é
; para íons, é a carga do íon. - A variação do NOX de um elemento entre reagentes e produtos indica oxidação ou redução: aumento do NOX = oxidação (perda de elétrons); diminuição do NOX = redução (ganho de elétrons).
Exemplo rápido (didático): em
,
é
e
é
, soma
.
Passo 3
Atribuir NOX às espécies do problema usando as regras acima:
-
Para
(espécie elementar): -
Para
:
cadatem NOX . Soma das contribuições de H é . Como a molécula é neutra, a soma dos NOX dos dois N mais deve ser . Logo
-
Para
:
cadatem NOX . Soma das contribuições de O é . Como a molécula é neutra, -
Para
: já conhecido, , .
Resumo em palavras: o N na hidrazina está em NOX
; o N no
está em NOX
; o produto
tem N em NOX
.
Passo 4
Identificar oxidação e redução usando as mudanças de NOX:
- N na hidrazina vai de
(em ) para (em ). Isso é aumento do NOX ( ), portanto N da hidrazina é oxidado. - N no
vai de para . Isso é diminuição do NOX ( ), portanto N do é reduzido.
Explicando de forma prática: o átomo que perde elétrons (aumenta NOX) é o que é oxidado; o que ganha elétrons (diminui NOX) é o que é reduzido.
Passo 5
Agora balancear a equação seguindo conservação de átomos (N, H, O) e checando coerência com transferência de elétrons.
Escreve-se a equação geral com coeficientes desconhecidos:
Contagem de átomos gera equações:
- Nitrogênio:
que simplifica para . - Hidrogênio:
que dá . - Oxigênio:
.
Usando
na equação de oxigênio:
Substituindo
em
:
Escolhe-se o menor inteiro positivo para
, que é
. Então:
Portanto a equação balanceada é
Passo 6
Verificação pelo ponto de vista de elétrons (coerência redox):
- Na parte oxidada: cada átomo N em
vai de para , perda de elétrons por átomo de N. Com moléculas de há átomos de N passando de para , total de elétrons perdidos = elétrons. - Na parte reduzida: em
há átomos de N passando de para , cada um ganhando elétrons, total de elétrons ganhos = elétrons.
Como elétrons perdidos = elétrons ganhos, a estequiometria está consistente com a reação redox.
Passo 7
Identificar agentes oxidante e redutor (definições e conclusão amigável):
- Agente redutor é a substância que doa elétrons (ou faz outro ser reduzido). Aqui a hidrazina doa elétrons (seu N é oxidado), logo
é o agente redutor. - Agente oxidante é a substância que recebe elétrons (ou faz outro ser oxidado). Aqui
recebe elétrons (seu N é reduzido), logo é o agente oxidante.
Resposta
(a)
(b) Oxidado: o nitrogênio em
. Reduzido: o nitrogênio em
.
(c) Agente redutor:
. Agente oxidante:
.