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Conteúdo principal

Equações moleculares, iônicas completas e iônicas líquidas

Introdução

Por ser um aluno aplicado de química, você provavelmente encontrará toneladas de reações que ocorrem em solução aquosa (talvez você já esteja imerso nelas!). Quando íons estão envolvidos em uma reação, a equação da reação pode ser escrita com vários níveis de detalhes. Dependendo da parte da reação em que você esteja interessado, você pode escrever uma equação molecular, uma equação iônica completa ou uma equação iônica líquida.

Definições de equações moleculares, iônicas completas e iônicas líquidas

Às vezes, uma equação molecular é simplesmente chamada de equação balanceada. Em uma equação molecular, todos os compostos iônicos ou ácidos são representados como compostos neutros por meio de suas fórmulas químicas. O estado de cada substância é indicado entre parênteses após a fórmula.
Vamos considerar a reação que ocorre entre o start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript e o start text, N, a, C, l, end text. Quando soluções aquosas de start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript e start text, N, a, C, l, end text são misturadas, formam-se o start text, A, g, C, l, end text sólido e o start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript aquoso. Usando estas informações, podemos escrever uma equação molecular balanceada da reação:
start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, N, a, C, l, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis
No entanto, se pudéssemos dar um zoom no conteúdo do béquer da reação, não encontraríamos moléculas reais de start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, a, C, l, end text ou start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript. Como start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, a, C, l, end text e start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript são compostos iônicos solúveis, eles se dissociam em seus íons constituintes na água. Por exemplo, o start text, N, a, C, l, end text se dissocia em um íon start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript para cada íon start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript; estes íons são estabilizados por interações íon-dipolo estabelecidas com as moléculas de água circundantes.
Imagem do cloreto de sódio cristalino ao lado da imagem dos íons cloreto e sódio dissociados na água. Cada íon cloreto está interagindo com várias moléculas de água por meio do dipolo positivo da água, e cada íon sódio está interagindo com as moléculas de água por meio do dipolo negativo da água.
Na água, o cloreto de sódio se dissocia em íons de sódio e de cloreto, e esses íons se tornam solvatados pelas moléculas de água altamente polares. Crédito da imagem: "Salts: Figura 1" por OpenStax Anatomy and Physiology, CC BY 4.0.
A partir da fórmula molecular, podemos reescrever os compostos iônicos solúveis como íons dissociados para obter a equação iônica completa:
start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start color #11accd, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #11accd, plus, start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #ca337c, plus, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #ca337c, plus, start color #11accd, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #11accd
Observe que não alteramos a representação do start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, pois o start text, A, g, C, l, end text não é solúvel em água. Como regra geral, compostos iônicos solúveis, ácidos fortes e bases fortes devem ser separados em seus íons constituintes em uma equação iônica completa, enquanto sais insolúveis e ácidos fracos devem permanecer como uma unidade.
Se olharmos cuidadosamente nossa equação iônica completa, veremos que o start color #11accd, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #11accd e o start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #ca337c estão presentes nos dois lados da seta de reação. As espécies iônicas que permanecem inalteradas desta maneira durante uma reação são chamadas de íons espectadores. Como os íons espectadores aparecem nos dois lados da equação, podemos cancelá-los, da mesma forma que podemos cancelar termos iguais que aparecem nos dois lados de uma equação matemática:
start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start cancel, start color #11accd, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #11accd, end cancel, plus, start cancel, start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #ca337c, end cancel, plus, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, start cancel, start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #ca337c, end cancel, plus, start cancel, start color #11accd, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #11accd, end cancel
Fazendo isso, obtemos a equação iônica líquida, que mostra apenas as espécies realmente envolvidas na reação química:
start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, C, l, end text, start superscript, −, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis
Esta equação iônica líquida nos diz que o cloreto de prata sólido é produzido a partir de íons start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript e start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript dissolvidos, independentemente da fonte desses íons. Em comparação, a equação iônica completa nos informa todos os íons presentes na solução durante a reação, e a equação molecular nos informa os compostos iônicos que foram usados como fontes de start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript e start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript na reação.
Dica para resolução de problemas: por convenção, uma equação iônica líquida é escrita usando-se os menores valores inteiros possíveis para os coeficientes estequiométricos. Isto significa que, algumas vezes, teremos que dividir todos os coeficientes estequiométricos por um divisor comum como um último procedimento para obtermos a forma final da equação iônica líquida.

Resumo

Uma equação iônica líquida mostra apenas as espécies químicas envolvidas na reação, enquanto uma equação iônica completa também inclui os íons espectadores. Podemos encontrar a equação iônica líquida de uma determinada reação por meio das seguintes etapas:
  1. Escreva a equação molecular balanceada da reação, inclusive o estado de cada substância.
  2. Usando seus conhecimentos sobre regras de solubilidade, ácidos fortes e bases fortes, reescreva a equação molecular na forma de uma equação iônica completa, que mostra quais compostos estão dissociados em íons.
  3. Identifique e cancele os íons espectadores (aqueles que aparecem em ambos os lados da equação).

Tente!

O ácido sulfúrico, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, é um ácido forte que, em solução aquosa, dissocia-se completamente em íons start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript e start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript. O hidróxido de sódio, start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, é uma base forte que, em solução aquosa, dissocia-se completamente em íons start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript e start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript. Quando o start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis e o start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis são combinados, tem-se como produtos água e sulfato de sódio aquoso, start text, N, a, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis. Esta reação é representada pela equação molecular abaixo.
HX2SOX4(aq)+2NaOH(aq)2HX2O(l)+NaX2SOX4(aq)\ce{H2SO4}(aq) + \ce{2NaOH}(aq) \rightarrow \ce{2H2O}(l) + \ce{Na2SO4}(aq)
Qual das alternativas a seguir é a equação iônica líquida balanceada da reação entre o start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis e o start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis?
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