Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman - Capítulo 13.1 - Ex. 7

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13.7- O composto P 4 S 3 , é oxidado por íons nitrato em solução ácida para dar ácido fosfórico, íons sulfato e óxido nítrico, N O . Escreva a equação balanceada de cada meia-reação e a equação da reação global.

Passo 1

E aí gente, como vai a estabilidade? Se essa questão está atrapalhando a sua estabilidade a gente já vai resolver isso, só vem comigo

A gente lê a questão e fica até feliz porque eles deram os produtos, mas nada nessa vida é tão fácil assim , olha só como a reação ficaria se montássemos só com o que disse o enunciado :

P 4 S 3   +   N O 3 -   +   H +   →   H 3 P O 4   +   S O 4 =   +   N O

Vai me falar que você não fica nervoso ao ver um negócio desses.... Então, aqui nós temos dois problemas:

- Repara que a reação não está balanceada;

- E outra coisa, temos uma reação de oxirredução, onde duas espécies oxidando e uma reduzindo (whatttt???), é isso mexmo que você leu. O enxofre oxidada de - 4 a + 6 e o fósforo de + 3 a + 5 , já o nitrogênio reduz de + 5 a + 2 .

Bora entender o que está acontecendo e montar as semi-reações!

Passo 2

Vamos começar montando a reação de redução que é mais tranqss

Primeiro vamos colocar as espécies que contém nitrogênio e o número de elétrons, de acordo com a variação do nox do nitrogênio (se ele passou de + 5 para + 2 , ele ganhou 3 e - ):

N O 3 -   +   3   e -   →     N O

Temos um problema com esse oxigênio, pois ele sempre está ligado ao nitrogênio e qualquer coeficiente que colocarmos, vai deixar a equação desbalanceada.

Vamos consertar isso adicionando água no produto e H + no reagente pra balancear os átomos de hidrogênio da água:

N O 3 -   +   3   e - + 4 H + →     N O + 2 H 2 O

Pronto, agora essa reação está perfeita, vamos para a outra

Passo 3

Vamos para a oxidação!

Nessa que mora o problema, a gente não vai colocar a espécie com o número de elétrons que ela libera porque aqui duas espécies oxidam, então o balanço de elétrons vai ter que ser o último.

Vamos escrever as moléculas dos reagentes e produtos:

P 4 S 3   →   H 3 P O 4   +   S O 4 =  

Agora, vamos adicionar água no reagente para balancear os átomos de oxigênio e   H + no produto pra balancear os átomos de hidrogênio da água:

P 4 S 3   + 28   H 2 O →   H 3 P O 4   + 3   S O 4 =   + 44 H +

Gente, essa reação de cima eu balancei usando uma regrinha do MACHO, primeiro balanceamos o metal, seguido do ametal, carbono, hidrogênio e, por fim, o oxigênio.

Bom, temos um problema, os dois lados da equação tem que estar com a mesma quantidade de carga. No reagente a carga é zero, portanto no produto a carga também tem que ser zero.

Mas pera aêêê !!! Cadê os elétrons ??? Calma, a gente vai resolver esse problema das cargas adicionando elétrons:

P 4 S 3   + 28   H 2 O → 4   H 3 P O 4   + 3   S O 4 =   + 44 H + + 38 e -

Se nós tínhamos 44 prótons precisávamos de 44 elétrons para a carga ser zero, mas nós já tínhamos 6 cargas negativas ( 3   S O 4 = -). Logo, só precisamos adicionar 38 elétrons.

Passo 4

Agora que nós temos as semi-reações, bora somar!

N O 3 -   +   3   e - + 4 H + →     N O + 2 H 2 O

P 4 S 3   + 28   H 2 O → 4   H 3 P O 4   + 3   S O 4 =   + 44 H + + 38 e -

Esse somatório tem que dar reação global balanceada

P 4 S 3   +   N O 3 -   +   H +   →   H 3 P O 4   +   S O 4 =   +   N O

Vamos multiplicar por um fator para equilibrar as cargas de elétrons

N O 3 -   +   3   e - + 4 H + →     N O + 2 H 2 O   × 38

P 4 S 3   + 28   H 2 O →   4   H 3 P O 4   +   3   S O 4 =   + 44 H + + 38 e -   × 3

Ficará assim,

38   N O 3 -   +   104   e - + 152   H + →     38   N O + 76   H 2 O

3   P 4 S 3   + 84   H 2 O →   12   H 3 P O 4   + 9   S O 4 =   + 132   H + + 104   e -

Cortando o que está no reagente e produto, ficamos com:

3   P 4 S 3   + 38   N O 3 -   + 20   H + + 8 H 2 O → 12   H 3 P O 4   + 9   S O 4 =   + 38   N O

Resposta

a) N O 3 -   +   3   e - + 4 H + →     N O + 2 H 2 O

P 4 S 3   + 28   H 2 O → 4   H 3 P O 4   + 3   S O 4 =   + 44 H + + 38 e -

b) 3   P 4 S 3   + 38   N O 3 -   + 20   H + + 8 H 2 O → 12   H 3 P O 4   + 9   S O 4 =   + 38   N O

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