Enunciado

Balanceie as seguintes equações simplificados, usando as meias-reações de oxidação e redução. Todas as reações ocorrem em solução básica. Identifique o agente oxidante e o agente redutor em cada reação.

d) Reação do fósforo elementar para formar fosfina, P H 3 , um gás venenoso com odor de peixes em decomposição:

P 4 s → H 2 P O 2 - a q + P H 3 ( g )

Passo 1

Primeiro, escrevemos o número de oxidação de cada elemento para identificar os elementos que estão passando por mudanças. A reação redox é a seguinte:

No processo de oxidação, há um aumento no número de oxidação de um átomo. Na reação redox, o estado de oxidação do fósforo aumenta de  0 para + 1 . Por isso, sofre oxidação. Podemos escrever a semi-reação de oxidação é a seguinte:

P 4 s → H 2 P O 2 - ( a q )

Aqui temos que balancear os átomo de fósforo adicionando 4 antes do H 2 P O 2 - ( a q ) no lado direito da equação. A equação é a seguinte:

P 4 s → 4   H 2 P O 2 - ( a q )

Agora temos que balancear o oxigênio adicionando  8 moléculas de H 2 O ( l ) no lado esquerdo da equação.

P 4 s + 8   H 2 O ( l )   → 4   H 2 P O 2 - ( a q )

Agora, vamos balancear os átomos de hidrogênio adicionando 8   H 2 O ( l ) e 8   O H - ( a q ) no lado direito e esquerdo da equação, respectivamente.

P 4 s + 8   H 2 O l + 8   O H - ( a q )   → 4   H 2 P O 2 - a q + 8   H 2 O ( l )

Feito isso, cancelamos a mesma espécie que [ 8   H 2 O l ] aparece na equação.

P 4 s + 8   O H - ( a q )   → 4   H 2 P O 2 - a q

Por fim, balanceamos carga adicionando 4   e -  no lado direito da equação.

P 4 s + 8   O H - a q → 4   H 2 P O 2 - a q + 4   e -

Temos então é a semi-reação de oxidação balanceada.

Passo 2

No processo de redução, há uma diminuição no número de oxidação de um átomo. Na reação redox, o estado de oxidação do fósforo diminui de 0 para - 3 . por isso, sofre redução. Podemos escrever a semi-reação de redução é a seguinte:

P 4 s → P H 3 ( g )

Aqui, temos que balançar os átomo de fósforo 4 antes do P H 3 ( g ) no lado direito da equação.

P 4 s → 4   P H 3 ( g )

Agora, vamos balancear os átomos de hidrogênio adicionando 12   H 2 O ( l ) 12   O H - ( a q ) no lado esquerdo e direito da equação, respectivamente.

P 4 s + 12   H 2 O l → 4   P H 3 g + 12   O H - ( a q )

Por fim, balanceamos a carga adicionando 12   e -  no lado esquerdo da equação.

P 4 s + 12   H 2 O l + 12   e - → 4   P H 3 g + 12   O H - ( a q )

Temos então a semi-reação de redução balanceada.

Passo 3

Para escrever a reação global, temos que somar as duas semi-reações. Para isso precisamos que as cargas nos dois lados das equações de calculem. Vamos multiplicar a semi-reação de oxidação por 3 e adicione a semi-reação de redução para determinar a equação balanceada para a reação redox fornecida.

Podemos dividir esta equação por 4 para simplificar essa equação.

P 4 s + 3   H 2 O l + 3   O H - a q → 3   H 2 P O 2 - a q + P H 3 ( g )

Temos então a reação redox global equilibrada.

Precisamos lembrar que a substância oxidada atua como agente redutor e a substância reduzida atua como agente oxidante. Aqui, P 4  é oxidado e reduzido, logo ele atua tanto como agente redutor quanto como agente oxidante.

Resposta

P 4 s + 3   H 2 O l + 3   O H - a q → 3   H 2 P O 2 - a q + P H 3 ( g )

Agente oxidante: P 4  

Agente redutor: P 4  

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