Utilizando o número de oxidação balanceie cada uma das seguintes equações para as seguintes reações
Passo 1
O enunciado dá a reação a ser balanceada usando números de oxidação:
O que nos pedem é encontrar os coeficientes estequiométricos inteiros que tornam a equação balanceada (mesmo número de cada átomo em reagentes e produtos), usando o método dos números de oxidação.
Informações relevantes fornecidas: as fórmulas dos reagentes e produtos são exatamente as escritas acima. Não há mais espécies (íon, elétron, água, H+, OH–) explicitamente no enunciado — assumimos que a reação é global entre essas espécies.
Informações relevantes fornecidas: as fórmulas dos reagentes e produtos são exatamente as escritas acima. Não há mais espécies (íon, elétron, água, H+, OH–) explicitamente no enunciado — assumimos que a reação é global entre essas espécies.
Passo 2
Conceito de número de oxidação (explicação didática curta):
- O número de oxidação (NOX) é uma forma de “contabilizar” elétrons atribuídos a cada átomo numa ligação, útil para identificar oxidação e redução.
- Regras principais que vamos usar:
- O NOX de um átomo em sua forma elementar é
. - Para íons monoatômicos, o NOX é igual à carga do íon.
- Em compostos, o oxigênio costuma ter NOX
(exceto em peróxidos), o hidrogênio costuma ter NOX quando ligado a não metais. - A soma dos NOX em uma molécula neutra é
; em um íon é a carga do íon.
- O NOX de um átomo em sua forma elementar é
- Como aplicar: atribuimos NOX conhecidos (
, , ) e usamos somas para achar NOX dos demais átomos (ex.: , ).
Passo 3
Atribuindo números de oxidação aos átomos relevantes:
-
Em
: -
é um metal alcalino, então . - Cada
. Há 3 oxigênios: soma . - A molécula é neutra, então a soma dos NOX é
. Seja o NOX do . Entonces: - Logo
em tem NOX .
-
-
Em
: - Cada
, dois oxigênios somam . - Molécula neutra, então NOX do
é com: - Logo
em tem NOX .
- Cada
-
Em
(ácido oxálico): - Cada
; quatro totalizam . - Soma total é
. Sejam e os NOX dos dois carbonos; como os carbonos são equivalentes nesta conta, a soma dos dois carbonos é . Portanto cada carbono tem NOX (ou, de forma direta: ). - Conclusão: cada
em tem NOX .
- Cada
-
Em
: -
, , três somam . - Soma dos NOX:
onde é NOX do carbono: - Logo o
em tem NOX .
-
Resumo das mudanças de NOX que importam:
-
(redução: ganho de elétron por átomo de Cl). -
(oxidação: perda de elétron por átomo de C).
Passo 4
Determinar quantos elétrons são trocados por espécie e impor balanço elétron:
- Para a redução: cada átomo de
que vai de para ganha elétron ( ). - Para a oxidação: cada átomo de
que vai de para perde elétron. Em há dois carbonos, então cada molécula de ácido oxálico perde, no total, elétrons. - Conclusão importante: 1 molécula de
fornece , e cada precisa de para ser reduzido. Portanto 1 molécula de pode reduzir 2 átomos de (isto é, 2 moléculas de serão reduzidas, cada uma com 1 átomo de Cl). - Vamos introduzir coeficientes estequiométricos inteiros mínimos:
- Seja
o coeficiente de , -
para , -
para , -
para .
- Seja
- A partir da contabilidade de elétrons obtivemos a relação:
- Relação entre
e : cada molécula de dá origem a uma de (um Cl por molécula), então: - Contagem de carbonos:
moléculas de têm carbonos, e cada tem 1 carbono, logo:
Passo 5
Escolher menores inteiros positivos que satisfaçam as relações e verificar balanço de cada elemento:
- Tome
(menor inteiro positivo). Então: - Agora verificamos elemento a elemento (contagem de átomos):
- Potássio (
): reagentes (de ), produtos (de ). OK. - Cloro (
): reagentes (em ), produtos (em ). OK. - Carbono (
): reagentes (em ), produtos (em ). OK. - Hidrogênio (
): reagentes (em ), produtos (em ). OK. - Oxigênio (
): reagentes (isto é, tem 6 O e tem 4 O), produtos (isto é, tem 4 O e tem 6 O). OK.
- Potássio (
- Todas as contagens batem com os coeficientes determinados.