Questão 6 - Balanceie a seguinte reação:
e responda:
a) Escreva as semi-reações e balanceie a equação
b) Identifique qual espécie sofre oxidação e qual sofre redução
c) Determine o agente oxidante e o agente redutor
d) Indique o número de elétrons transferidos na reação
a) Escreva as semi-reações e balanceie a equação
b) Identifique qual espécie sofre oxidação e qual sofre redução
c) Determine o agente oxidante e o agente redutor
d) Indique o número de elétrons transferidos na reação
Passo 1
O enunciado dá a reação química
e pede quatro coisas:
a) escrever as semi-reações (meio-reações) e balancear a reação global;
b) identificar qual espécie sofre oxidação e qual sofre redução;
c) determinar o agente oxidante e o agente redutor;
d) indicar o número de elétrons transferidos na reação.
a) escrever as semi-reações (meio-reações) e balancear a reação global;
b) identificar qual espécie sofre oxidação e qual sofre redução;
c) determinar o agente oxidante e o agente redutor;
d) indicar o número de elétrons transferidos na reação.
Informações explícitas fornecidas pelo enunciado que vamos usar: as espécies e suas cargas são
,
,
e
. Não há água, H+ ou OH− envolvidos no enunciado, então a reação é simplesmente entre íons em solução aquosa (mas isso não altera o método de balanceamento de elétrons).
Passo 2
Entendendo o que é oxidação e redução (fundamento necessário e didático).
- Oxidação é perda de elétrons. Quando um átomo ou íon tem seu número de oxidação aumentado, ele foi oxidado. Ex: se
passa a , o número de oxidação vai de para , ou seja, aumentou em 1 → houve perda de 1 elétron. - Redução é ganho de elétrons. Quando o número de oxidação diminui, houve redução. Ex: se
passa a , o número de oxidação vai de para , ou seja, diminuiu em 1 → houve ganho de 1 elétron.
Vamos calcular rapidamente as variações de número de oxidação para cada espécie (isso confirma quem perde e quem ganha elétrons):
- Para o ferro:
. Variação: para → aumento de → perdeu 1 elétron. - Para o cobre:
. Variação: para → diminuição de → ganhou 1 elétron.
Passo 3
Escrevendo as semi-reações (meio-reações) e colocando os elétrons explícitos.
- Semi-reação de oxidação (espécie que perde elétrons). O ferro perde um elétron ao passar de
para :
Aqui escrevemos o elétron no lado dos produtos porque ele é perdido.
- Semi-reação de redução (espécie que ganha elétrons). O cobre ganha um elétron ao passar de
para :
Aqui o elétron aparece no lado dos reagentes porque é consumido.
Explicação do porquê escrevemos assim: a soma algébrica das cargas deve ser conservada em cada semi-reação; adicionamos elétrons para mostrar explicitamente a transferência de carga. Cada semi-reação acima está tanto balanceada em átomos (um átomo de Fe ou Cu em cada lado) quanto em carga (verificar: na oxidação, lado esquerdo carga
, lado direito
; na redução, lado esquerdo
, lado direito
).
Passo 4
Balanceamento global pela combinação das semi-reações (cancelando elétrons).
- Contamos quantos elétrons são produzidos na oxidação e quantos são consumidos na redução. Aqui cada semi-reação envolve exatamente um elétron. Portanto, para que os elétrons se cancelem, basta somar as duas semi-reações sem multiplicadores adicionais.
Somando:
ao somar os dois membros, os elétrons
aparecem nos dois lados e se cancelam, resultando na reação global:
- Verificação de conservação de massa e carga:
- Átomos: a esquerda há 1 Fe e 1 Cu; a direita há 1 Fe e 1 Cu → massa conservada.
- Carga total: lado esquerdo
. Lado direito . Carga conservada. Logo a equação está balanceada.
Passo 5
Identificando oxidação/redução, agentes e número de elétrons transferidos (explicando conceitos aplicados).
- Qual espécie sofreu oxidação? Oxidação = perda de elétrons. Como
perde 1 elétron, foi oxidado. - Qual espécie sofreu redução? Redução = ganho de elétrons. Como
ganha 1 elétron, foi reduzido. - Agente oxidante: é a espécie que provoca a oxidação do outro, ou seja, é a que é reduzida. Aqui a espécie reduzida é
, então é o agente oxidante. - Agente redutor: é a espécie que provoca a redução do outro, ou seja, é a que é oxidada. Aqui a espécie oxidada é
, então é o agente redutor. - Número de elétrons transferidos: como cada transformação envolve 1 elétron e o balanço global cancelou exatamente 1 elétron, a reação transfere
elétron por par de íons reagentes (ou seja, 1 elétron por ocorrência da reação como escrita).
Dica rápida para prova: identifique rapidamente as mudanças nos números de oxidação. A diferença em unidades é o número de elétrons por átomo/íon; depois escreva as semi-reações, coloque elétrons para igualar a carga e some, cancelando os elétrons.
Resposta
a) Semi-reações:
Equação global balanceada:
b)
sofre oxidação;
sofre redução.
c) Agente oxidante: . Agente redutor:
.
d) Número de elétrons transferidos: .
c) Agente oxidante:
d) Número de elétrons transferidos: