Valor: 1,00
O etanol, ou álcool etílico, é um composto orgânico incolor, volátil e inflamável, amplamente utilizado como biocombustível renovável, produzido no Brasil principalmente a partir da cana-de-açúcar ou milho. Como combustível, reduz emissões em até 90 \% e melhora o desempenho dos motores flex. Sobre tal molécula, equacione cada uma das reações solicitadas.
(E) Oxidação enérgica com íon dicromato / \mathrm{H}^{+}.

Passo 1

O enunciado pede que se escreva (equacione) a reação de oxidação enérgica do etanol com íon dicromato em meio ácido (ou seja, reagente oxidante: dicromato/ \mathrm{H^+}).
Informações dadas e objetivo claros:
  • Reagente orgânico: \mathrm{C_2H_5OH} (etanol).
  • Oxidante: \mathrm{Cr_2O_7^{2-}}/\mathrm{H^+}.
  • Pedir para equacionar a oxidação enérgica (ou seja: oxidação completa de álcool primário até ácido carboxílico).
    A tarefa é escrever a equação química balanceada que representa essa transformação e o destino do íon dicromato em meio ácido.

Passo 2

Conceitos e estratégia (aulas rápidas, sem pular passos):
  • Um álcool primário como \mathrm{C_2H_5OH} sofre oxidação enérgica em duas etapas: primeiro forma um aldeído ( \mathrm{CH_3CHO}), e com oxidação adicional forma o ácido carboxílico correspondente ( \mathrm{CH_3COOH}). Em meio fortemente oxidante e ácido, o produto final é o ácido etanoico ( \mathrm{CH_3COOH}).
  • O íon dicromato \mathrm{Cr_2O_7^{2-}} em meio ácido é reduzido a \mathrm{Cr^{3+}}. A meia-reação de redução conhecida é:
\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 14\,\mathrm{H^+} + 6\,\mathrm{e^-} \to 2\,\mathrm{Cr^{3+}} + 7\,\mathrm{H_2O}.
  • Para balancear uma reação redox em meio ácido usa-se o método das semi-reações: escrever a semi-reação de oxidação do etanol, escrever a semi-reação de redução do dicromato, igualar o número de elétrons trocados, somar e cancelar elétrons e espécies que se repetem. Vou aplicar isso passo a passo.

Passo 3

Escrever e balancear a meia-reação de oxidação (etanol \to ácido etanoico). Partimos de:
\mathrm{C_2H_5OH} \to \mathrm{CH_3COOH}.
Balanceamento em meio ácido: adicionar \mathrm{H_2O}, \mathrm{H^+} e elétrons para ajustar O, H e carga. Uma forma balanceada da meia-reação de oxidação é:
\mathrm{C_2H_5OH} + \mathrm{H_2O} \to \mathrm{CH_3COOH} + 4\,\mathrm{H^+} + 4\,\mathrm{e^-}.
Verificação rápida desta meia-reação:
  • Carbono: 2 de cada lado (está ok).
  • Oxigênio: esquerda 1+1=2, direita 2 (ok).
  • Hidrogênio: esquerda 6+2=8, direita 4+4=8 (ok).
  • Carga: esquerda 0, direita +4 (de \mathrm{H^+}) mais -4 (dos elétrons) = 0 (ok).

Passo 4

Escrever a meia-reação de redução do dicromato (já conhecida e balanceada em meio ácido):
\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 14\,\mathrm{H^+} + 6\,\mathrm{e^-} \to 2\,\mathrm{Cr^{3+}} + 7\,\mathrm{H_2O}.
Verificação rápida:
  • Cromo: 2 de cada lado.
  • Oxigênio: 7 à esquerda, 7 em 7, \mathrm{H_2O} à direita.
  • Hidrogênio: 14 à esquerda, 14 (em 7, \mathrm{H_2O}) à direita.
  • Carga: esquerda -2 + 14 = +12 mais -6 dos elétrons = +6 antes de incluir elétrons; na equação completa com elétrons, a carga balanceia com a direita 2\times(+3)=+6.

Passo 5

Igualar o número de elétrons entre as duas meia-reações:
  • Meia-reação de oxidação libera 4\,\mathrm{e^-}.
  • Meia-reação de redução consome 6\,\mathrm{e^-}.
    Mínimo múltiplo comum de 4 e 6 é 12. Multiplicar a meia-reação de oxidação por 3 (3×4 = 12 elétrons) e a de redução por 2 (2×6 = 12 elétrons).
Multiplicando:
Oxidação ×3:
3\,\mathrm{C_2H_5OH} + 3\,\mathrm{H_2O} \to 3\,\mathrm{CH_3COOH} + 12\,\mathrm{H^+} + 12\,\mathrm{e^-}.
Redução ×2:
2\,\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 28\,\mathrm{H^+} + 12\,\mathrm{e^-} \to 4\,\mathrm{Cr^{3+}} + 14\,\mathrm{H_2O}.
Somando as duas equações e cancelando 12\,\mathrm{e^-} dos dois lados:
Lado esquerdo combinado:
3\,\mathrm{C_2H_5OH} + 3\,\mathrm{H_2O} + 2\,\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 28\,\mathrm{H^+}.
Lado direito combinado:
3\,\mathrm{CH_3COOH} + 12\,\mathrm{H^+} + 4\,\mathrm{Cr^{3+}} + 14\,\mathrm{H_2O}.
Agora cancelar e simplificar espécies iguais em ambos os lados (subtrair 12\,\mathrm{H^+} de ambos os lados e reduzir águas):
  • 28\,\mathrm{H^+} - 12\,\mathrm{H^+} = 16\,\mathrm{H^+} permanecem no lado esquerdo.
  • 14\,\mathrm{H_2O} - 3\,\mathrm{H_2O} = 11\,\mathrm{H_2O} permanecem no lado direito.
Resultado final balanceado:
3\,\mathrm{C_2H_5OH} + 2\,\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 16\,\mathrm{H^+} \to 3\,\mathrm{CH_3COOH} + 4\,\mathrm{Cr^{3+}} + 11\,\mathrm{H_2O}.

Passo 6

Verificação final (contagem de átomos e cargas) para garantir que está tudo correto:
  • Carbono: 3\times2=6 à esquerda e 3\times2=6 à direita.
  • Hidrogênio: esquerda: etanol 3\times6=18 mais 16\,\mathrm{H^+}=16 total 34. Direita: ácido 3\times4=12 mais água 11\times2=22 total 34.
  • Oxigênio: esquerda: etanol 3\times1=3 mais dicromato 2\times7=14 total 17. Direita: ácido 3\times2=6 mais água 11\times1=11 total 17.
  • Carga: esquerda: dicromato 2\times(-2)=-4 mais 16\times(+1)=+16 → total +12. Direita: 4\times(+3)=+12. Balanço de carga confere.

Resposta

3\,\mathrm{C_2H_5OH} + 2\,\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 16\,\mathrm{H^+} \to 3\,\mathrm{CH_3COOH} + 4\,\mathrm{Cr^{3+}} + 11\,\mathrm{H_2O}

Exercícios relacionados