O pentaborano, B5 H9 é um líquido volátil que já foi estudado para uso como combustível espacial. A combustão do B5 H9 gera uma chama verde brilhante quente, o que lhe valeu o apelido dragão verde. (a) Em motores a jato, o composto reage com o oxigênio gasoso para produzir B2 O3 (s) e água líquida. Escreva uma equação balanceada para a reação. (b) Como ele é muito tóxico e instável, o pentaborano deixou de ser usado. As quantidades do composto armazenadas no arsenal de Redstone, Estado do Alabama, Estados Unidos, foram decompostas com segurança no processo denominado dragonslayer, no qual o composto reage com água líquida para produzir hidrogênio gasoso e uma solução de ácido bórico, H3 BO3, em água. Escreva a equação balanceada da reação.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente balancear duas reações químicas envolvendo o pentaborano, B5H9. Vamos lá:
  1. Conteúdo da matéria: Balanceamento de equações químicas.
  2. O que vamos precisar: Entender como balancear reações de combustão e reações com a água, além de conhecer as fórmulas dos reagentes e produtos envolvidos.

Passo 2

Primeiro, vamos focar na parte (a) do exercício: balancear a reação do pentaborano com o oxigênio para formar B2O3 e água.

Passo 3

Antes de balancear, vamos identificar as fórmulas dos reagentes e produtos:
  • Reagentes:
    • Pentaborano: B5H9
    • Oxigênio: O2
  • Produtos:
    • Trióxido de diboro: B2O3
    • Água: H2O

Passo 4

Agora, vamos escrever a equação química não balanceada:
B5H9 + O2 B2O3 + H2O

Passo 5

Para balancear a equação, precisamos igualar o número de cada tipo de átomo nos dois lados da seta. Vamos contar os átomos de cada elemento:
  • Lado dos reagentes:
    • Boro (B): 5
    • Hidrogênio (H): 9
    • Oxigênio (O): 2
  • Lado dos produtos:
    • Boro (B): 2 na B2O3
    • Hidrogênio (H): 2 na H2O
    • Oxigênio (O): 3 na B2O3 e 1 na H2O, totalizando 4

Passo 6

Vamos começar balanceando os átomos de boro. Temos 5 átomos de B no reagente e 2 na . Para igualar, colocamos o coeficiente 5/2 na $\mathrm{B}_2\mathrm{O}_3}:
B2O3
Como trabalhamos com números inteiros, multiplicamos toda a equação por 2:
B2O3:

Passo 7

Agora, vamos balancear os hidrogênios. No lado dos reagentes temos 18 hidrogênios (2 × 9) e, nos produtos, 4 hidrogênios (2 × 2). Para igualar, ajustamos o coeficiente da água:
2,B5H9 + 2,O2 5,B2O3 + 9,H2O

Passo 8

Por fim, verificamos o oxigênio. Nos reagentes, temos 2 × 2 = 4 átomos de O. Nos produtos, temos 5 × 3 = 15 na B2O3 e 9 × 1 = 9 na água, totalizando 24. Ajustamos o coeficiente do O2 para equilibrar:
2,B5H9 + 12,O2 5,B2O3 + 9,H2O
Agora, os átomos estão equilibrados:
  • Boro: 10 de cada lado
  • Hidrogênio: 18 de cada lado
  • Oxigênio: 24 de cada lado

Passo 9

Agora, vamos para a parte (b): balancear a reação do pentaborano com a água para formar hidrogênio gasoso e ácido bórico.

Passo 10

Identificamos as fórmulas dos reagentes e produtos:
  • Reagentes:
    • Pentaborano: B5H9
    • Água: H2O
  • Produtos:
    • Hidrogênio: H2
    • Ácido bórico: H3BO3

Passo 11

Escrevemos a equação química não balanceada:
B5H9 + H2O H2 + H3BO3

Passo 12

Vamos contar os átomos de cada elemento:
  • Lado dos reagentes:
    • Boro (B): 5
    • Hidrogênio (H): 9 + 2 = 11
    • Oxigênio (O): 1
  • Lado dos produtos:
    • Boro (B): 1 na H3BO3
    • Hidrogênio (H): 2 na H2 e 3 na H3BO3, totalizando 5
    • Oxigênio (O): 3 na H3BO3

Passo 13

Primeiro, balanceamos os boros. Temos 5 boros no reagente e 1 nos produtos. Colocamos 5 na H3BO3:
B5H9 + H2O H2 + 5,H3BO3

Passo 14

Agora, balanceamos os hidrogênios. Nos reagentes, temos 9 + 2 = 11. Nos produtos, 2 na H2 e 15 na H3BO3, totalizando 17. Ajustamos o coeficiente do H2:
B5H9 + H2O 4,H2 + 5,H3BO3
Agora temos hidrogênios: 9 + 2 = 11 nos reagentes e (4 × 2) + (5 × 3) = 8 + 15 = 23 nos produtos. Continuamos ajustando:
B5H9 + 7,H2O 7,H2 + 5,H3BO3
Agora, hidrogênios:
  • Reagentes: 9 + 14 = 23
  • Produtos: 14 + 15 = 29
Ainda não está balanceado. Vamos reavaliar.

Passo 15

Vamos usar o método sistemático para balancear.
  1. Boro: 5 na ambos os lados.
  2. Oxigênio: 7 na água e 15 na H3BO3. Ajustamos a água:
    • 5 têm 15 O, então precisamos de 15 O nos reagentes, vindo apenas da água. Portanto, 15 água:
H3BO3
  1. Hidrogênio:
    • Reagentes: 9 + 30 = 39
    • Produtos: 2x? + 15 = H2 + H3BO3.
Para igualar, colocamos 12 B5H9 + 15,H2O H2 + 5,H3BO3 :
H2
Agora, hidrogênios:
  • Reagentes: 9 + 30 = 39
  • Produtos: 24 + 15 = 39

Passo 16

Verificamos se todos os átoms estão balanceados:
  • Boro: 5 de cada lado
  • Hidrogênio: 39 de cada lado
  • Oxigênio: 15 de cada lado
Tudo certo!

Resposta

(a) A equação balanceada da combustão do pentaborano é:
2,B5H9 + 12,O2 5,B2O3 + 9,H2O
(b) A equação balanceada da decomposição do pentaborano com água é:
B5H9 + 15,H2O 12,H2 + 5,H3BO3

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