HNI3 é um ácido oxidante e pode dissolver vários metais, mas também pode oxidar não metais, tais como S8 e P4 aos respectivos sulfatos e fosfatos. Escreva as equações correspondentes.
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva as equações em que o ácido oxidante (escrito como
no enunciado — vou interpretar isso como
, ácido nítrico) oxida os não metais
e
aos respectivos sulfatos e fosfatos.
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Reagentes iniciais:
e (primeiro caso); e (segundo caso). - Produtos pedidos: sulfatos (isto é, na forma de ácido sulfúrico
ou como íon ) e fosfatos (isto é, na forma de ácido fosfórico ou como íon ). - Não foi especificado o produto de redução do
; isso é importante porque pode ser reduzido a diferentes espécies ( , , etc.) dependendo da concentração.
Passo 2
Decisão sobre o produto de redução do nitrato (escolha do método): frequentemente, em presença de
concentrado, o íon
é reduzido a
(gás dióxido de nitrogênio). Como o enunciado não disse “ácido nítrico diluído”, vou assumir o caso mais comum em provas: reação com
concentrado, com redução para
. Se na sua prova esperarem
(caso de ácido diluído), o método é o mesmo — só muda o fator de elétrons e os coeficientes. Vou então balancear as reações em meio ácido com redução para
.
Passo 3
Relembrando e escolhendo o método de balanceamento (metodologia passo a passo que vou usar): vou usar o método das semi-reações (oxidação e redução separadas), adequado para reações redox em meio ácido. Esse método tem etapas claras: (a) escrever a semi-reação de oxidação do não metal; (b) escrever a semi-reação de redução do
; (c) balancear átomos que não sejam
e
; (d) balancear
com
e
com
; (e) balancear cargas com elétrons
; (f) multiplicar semi-reações para igualar elétrons e somar.
Passo 4
Começo pelo enxofre: determinar a semi-reação de oxidação.
- Oxidação do enxofre: em
cada átomo de S tem estado de oxidação . No íon o enxofre tem estado de oxidação . Cada átomo de S perde elétrons ao passar de para .
Escrevo a semi-reação para um átomo de S em meio ácido e balanceioe :
Verificação rápida: oxigênios:
à esquerda (nos
) e
em
. Hidrogênios:
à esquerda, aparecem como
à direita. Carga: esquerda
; direita
. OK.
Passo 5
Agora uso
como reagente real (não só um átomo). Multiplico a semi-reação por
para cobrir todos os átomos de enxofre em
:
Aqui a oxidação libera
elétrons no total.
Passo 6
Semi-reação de redução do nitrato a
em meio ácido (redução padrão usada com
concentrado):
Verificação: átomos e carga balanceados (N:1, O:3=2+1, carga: esquerda
, direita
).
Passo 7
Igualo o número de elétrons trocados: a oxidação (Passo 5) libera
elétrons; a redução consome
elétron por
. Multiplico a semi-reação de redução por
:
Passo 8
Somando as duas semi-reações (oxidação + redução), os elétrons se cancelam. Escrevo a soma e simplifico
e
:
Agora cancelo
e
em ambos os lados:
à esquerda e
à direita deixam
à direita. Para
:
à esquerda e
à direita deixam
à esquerda. Resultado:
Passo 9
Volto a uma forma com ácidos moleculares (escrever em termos de
e
fica mais usual em provas). Quero transformar os íons
e
em
. Note que se eu somar
a ambos os lados posso protonar os
e obter
:
Adicionando a ambos os lados (manutenção do equilíbrio) eu obtenho:
Adicionando
Agora
correspondem exatamente a
. Assim a equação final, em termos de reagentes e produtos moleculares, fica:
Fiz checagens rápidas: átomos de
e cargas (todas as espécies são neutras aqui) conferem.
Passo 10
Agora repito o mesmo procedimento para o fósforo
. Estado de oxidação: em
é
; no
o fósforo tem
. Cada átomo de P perde
elétrons. Escrevo a semi-reação de oxidação para um átomo de P em meio ácido:
Verificação: O e H checados; carga: esquerda 0, direita
. OK.
Passo 11
Multiplico por
para usar
:
Oxidação libera
elétrons.
Passo 12
Uso novamente a semi-reação de redução do nitrato a
:
Multiplico por
(para igualar os
):
Passo 13
Somando as duas semi-reações e simplificando
e
:
Cancelo
:
à esquerda e
à direita deixam
à direita. Para
:
à esquerda e
à direita deixam
à esquerda. Resultado:
Passo 14
Converto para a forma com ácidos moleculares
e
. Quero escrever os fosfatos como
. Para protonar
até
são necessários
no lado dos produtos:
Para conseguir que os números de
e
fiquem iguais (e assim representáveis como
), adiciono
a ambos os lados da equação anterior (isto é só manipulação algébrica que preserva o balanço). Assim a equação torna-se:
Agora
corresponde a
. Portanto a equação final em termos moleculares é:
Fiz verificação rápida de átomos: fósforo
, nitrogênio
, oxigênio e hidrogênio também conferem.