O pentaborano,
é um líquido volátil que já foi estudado para uso como combustível espacial. A combustão do
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
(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,
, 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,
. Vamos lá:
- Conteúdo da matéria: Balanceamento de equações químicas.
- 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
e água.
Passo 3
Antes de balancear, vamos identificar as fórmulas dos reagentes e produtos:
-
Reagentes:
- Pentaborano:
- Oxigênio:
- Pentaborano:
-
Produtos:
- Trióxido de diboro:
- Água:
- Trióxido de diboro:
Passo 4
Agora, vamos escrever a equação química não balanceada:
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
- Hidrogênio (H): 2 na
- Oxigênio (O): 3 na
e 1 na , totalizando 4
- Boro (B): 2 na
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}:
Como trabalhamos com números inteiros, multiplicamos toda a equação por 2:
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:
Passo 8
Por fim, verificamos o oxigênio. Nos reagentes, temos 2 × 2 = 4 átomos de O. Nos produtos, temos 5 × 3 = 15 na
e 9 × 1 = 9 na água, totalizando 24. Ajustamos o coeficiente do
para equilibrar:
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:
- Água:
- Pentaborano:
-
Produtos:
- Hidrogênio:
- Ácido bórico:
- Hidrogênio:
Passo 11
Escrevemos a equação química não balanceada:
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
- Hidrogênio (H): 2 na
e 3 na , totalizando 5 - Oxigênio (O): 3 na
- Boro (B): 1 na
Passo 13
Primeiro, balanceamos os boros. Temos 5 boros no reagente e 1 nos produtos. Colocamos 5 na
:
Passo 14
Agora, balanceamos os hidrogênios. Nos reagentes, temos 9 + 2 = 11. Nos produtos, 2 na
e 15 na
, totalizando 17. Ajustamos o coeficiente do
:
Agora temos hidrogênios: 9 + 2 = 11 nos reagentes e (4 × 2) + (5 × 3) = 8 + 15 = 23 nos produtos. Continuamos ajustando:
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.
- Boro: 5 na ambos os lados.
- Oxigênio: 7 na água e 15 na
. Ajustamos a água: - 5 têm 15 O, então precisamos de 15 O nos reagentes, vindo apenas da água. Portanto, 15 água:
- Hidrogênio:
- Reagentes: 9 + 30 = 39
- Produtos: 2x? + 15 = H2 + H3BO3.
Para igualar, colocamos 12
:
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:
(b) A equação balanceada da decomposição do pentaborano com água é: