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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 16
Lição 1: Reações Redox- Oxidação e redução
- Propriedades periódicas: estado de oxidação
- Exercícios de determinação de estados de oxidação
- Estados de oxidação pouco habituais do oxigênio
- Balanceamento de equações redox
- Agentes oxidantes e redutores
- Dismutação
- Exemplo resolvido: balanceamento de uma equação redox simples
- Exemplo resolvido: balanceamento de uma equação redox em solução ácida
- Exemplo resolvido: balanceamento de uma equação redox em solução básica
- Titulações redox
- Reações de oxidação-redução (redox)
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Balanceamento de equações redox
Introdução
Reações de oxidação–redução ou redox são reações que envolvem a transferência de elétrons entre espécies químicas (leia este artigo sobre reações redox se quiser refrescar a memória!). As equações das reações de oxidação-redução devem ser balanceadas tanto em relação à massa quanto em relação à carga, o que pode tornar seu balanceamento apenas por inspeção um desafio. Neste artigo, vamos aprender sobre o método de semirreações de balanceamento, um procedimento útil para balancear as equações de reações redox que ocorrem em solução aquosa.
O método das semirreações de balanceamento de equações redox
Para balancear uma equação redox usando o método das semirreações, a equação é primeiramente dividida em duas semirreações, uma que representa a oxidação e outra que representa a redução. As equações das semirreações são, então, balanceadas em relação à massa e à carga e, se necessário, ajustadas para que o número de elétrons transferidos em cada equação seja o mesmo. Por fim, as equações das semirreações são somadas, o que resulta na equação geral balanceada da reação.
Vamos ver como esse procedimento funciona para uma reação redox mais simples. Por exemplo, considere a reação entre o íon e o metal níquel:
Esta equação está balanceada? Ela parece balanceada em relação à massa, pois há um átomo de C, o e um átomo de N, i em cada lado da equação. No entanto, ela não está balanceada em relação à carga: a carga líquida no lado esquerdo da equação é igual a plus, 3, enquanto a carga líquida no lado direito é de plus, 4. Para nos ajudar a balancear a equação em relação à carga, usaremos o método das semirreações.
Para começar, vamos dividir a equação em semirreações de oxidação e de redução separadas:
Semirreação de oxidação: A semirreação de oxidação mostra os reagentes e produtos que participam do processo de oxidação. Uma vez que o metal N, i está sendo oxidado para nesta reação, podemos começar escrevendo esse processo da seguinte forma:
No entanto, esta não é a semirreação de oxidação completa! Assim como a equação geral, nossa semirreação está balanceada em relação à massa, mas não em relação à carga. Podemos balancear as cargas adicionando dois elétrons ao lado direito da equação de modo que a carga líquida em cada lado seja 0:
Agora que a semirreação de oxidação está balanceada, ela nos diz que dois elétrons são produzidos para cada átomo de níquel oxidado. Mas para onde vão esses elétrons? Podemos seguir seu rastro até a semirreação de redução.
Semirreação de redução: a semirreação de redução mostra os reagentes e produtos que participam da etapa de redução. Nesse caso, nossa equação deve mostrar o sendo reduzido em . Ela também deve incluir um elétron do lado esquerdo da equação para o balanceamento das cargas:
A semirreação de redução balanceada nos diz que um elétron é consumido para cada íon reduzido. É importante ressaltar que os elétrons deste processo vêm da semirreação de oxidação.
Em seguida, queremos somar as semirreações balanceadas para obter a equação geral balanceada. Mas, primeiramente, precisamos verificar se os elétrons se cancelarão quando combinarmos as semirreações (não podemos ter elétrons perdidos por aí!). No momento, a semirreação de oxidação envolve a transferência de dois elétrons, enquanto a semirreação de redução envolve a transferência de apenas um elétron. Portanto, precisamos multiplicar a semirreação de redução por 2:
Agora, podemos somar as duas semirreações, cancelando os elétrons em ambos os lados:
A equação resultante tem números iguais de cada tipo de átomo em ambos os lados da equação (1 N, i e 2 C, o) bem como a mesma carga líquida nos dois lados (6, plus). Isso significa que a equação está balanceada em relação à massa e em relação à carga!
Balanceamento de equações redox em solução ácida ou básica
Acabamos de usar o método das semirreações para balancear uma equação redox simples. No entanto, muitas das reações redox que ocorrem em solução aquosa são mais complicadas do que o exemplo mostrado acima. Nesses casos, podemos precisar adicionar moléculas de e íons (para reações que ocorrem em solução ácida) ou íons (para reações que ocorrem em solução básica) para balancear totalmente a equação. O exemplo 1 abaixo mostra este processo para uma reação que ocorre em solução ácida, enquanto o exemplo 2 mostra este processo para uma reação que ocorre em solução básica.
Exemplo 1: balanceamento de equações redox em solução ácida
Faça o balanceamento da equação da reação do metal cobre com o íon nitrato em solução ácida.
Para balancear a equação, vamos seguir o método das semirreações que acabamos de aprender. Como esta reação está ocorrendo em solução ácida, podemos usar íons e moléculas de para ajudar a balanceá-la.
Etapa 1: dividir a equação em semirreações
Vamos começar separando a equação não balanceada em duas semirreações:
Observe que nenhuma das semirreações está totalmente balanceada! Vamos fazer isso na próxima etapa.
Etapa 2: balancear cada semirreação em relação à massa e à carga
A semirreação de oxidação já está balanceada em relação à massa, então só precisamos balanceá-la em relação à carga. Podemos fazer isso adicionando dois elétrons ao lado direito da equação, o que torna a carga líquida igual a 0 em ambos os lados:
E quanto à semirreação de redução? Esta equação não está balanceada em relação à massa nem em relação à carga. Primeiramente, vamos balanceá-la em relação à massa: sabemos que os átomos de N já estão balanceados (há um em cada lado da equação). No entanto, os átomos de O não estão. Podemos balancear os átomos de O adicionando uma molécula de ao lado direito da equação:
Há, agora, dois átomos de H não balanceados no lado direito da equação. Como a reação está em solução ácida, podemos balancear esses átomos adicionando íons ao lado esquerdo:
Em seguida, vamos balancear a equação em relação à carga. Para fazer isso, precisamos adicionar um elétron ao lado esquerdo da equação de modo que a carga líquida de cada lado seja igual a 0:
Etapa 3: igualar o número de elétrons transferidos
Como dois elétrons são perdidos na semirreação de oxidação e um elétron é ganho na semirreação de redução, precisamos multiplicar a semirreação de redução por 2:
Etapa 4: somar as semirreações
Ao combinarmos as duas semirreações e cancelarmos os elétrons, obteremos
E pronto! Vamos conferir nosso trabalho: há números iguais de cada tipo de átomo em ambos os lados da equação (1 C, u, 2 N, 6 O e 4 H) e a carga líquida é a mesma nos dois lados (2, plus), portanto a equação está balanceada!
Exemplo 2: balanceamento de equações redox em solução básica
Faça o balanceamento da equação da reação de íons permanganato e iodeto em solução básica.
Novamente, vamos usar o método das semirreações para balancear esta equação. Desta vez, no entanto, só podemos usar íons e moléculas de para ajudar a balancear a equação, já que a reação está ocorrendo em solução básica.
Etapa 1: dividir a equação em semirreações
Nesta reação, o íon iodeto é oxidado e o íon permanganato é reduzido:
Etapa 2: balancear cada semirreação em relação à massa e à carga
Vamos começar com a semirreação de oxidação, que precisa ser balanceada em relação à massa e à carga. Primeiramente, colocamos o coeficiente 2 na frente do para balancear a massa:
Em seguida, adicionamos dois elétrons ao lado direito da equação para balancear a carga:
Depois, vamos nos voltar para a semirreação de redução, que também precisa ser balanceada em relação à massa e à carga. Vamos começar com a massa: como já existe um átomo de M, n em cada lado da equação, só precisamos balancear os átomos de O. Poderíamos fazer isso adicionando íons e moléculas de a qualquer um dos lados da equação em uma abordagem de tentativa e erro, mas esse método pode ser complicado e demorado. Em vez disso, vamos primeiramente balancear a semirreação como se ela ocorresse em solução ácida:
Em seguida, para dar conta do fato de que a semirreação na verdade ocorre em solução básica, vamos adicionar aos dois lados da equação para neutralizar o :
Observe que combinamos os íons e do lado esquerdo da equação para formar novas moléculas de , e, em seguida, eliminamos as moléculas de que apareceram nos dois lados da equação.
Por fim, vamos balancear a semirreação em relação à carga. Para fazer isso, vamos adicionar três elétrons ao lado esquerdo da equação, o que torna a carga líquida em cada lado igual a 4, minus:
Etapa 3: igualar o número de elétrons transferidos
Para igualar o número de elétrons transferidos nas duas semirreações, precisamos multiplicar a semirreação de oxidação por 3 e a semirreação de redução por 2 (o que faz com que cada semirreação contenha seis elétrons):
Etapa 4: somar as semirreações
Por fim, vamos somar as duas semirreações, conferindo se os elétrons em cada equação estão realmente sendo cancelados:
Ao conferirmos nosso trabalho, vemos que há 2 átomos de M, n, 12 átomos de O, 8 átomos de H e 6 átomos de I, bem como uma carga líquida de 8, minus, nos dois lados da equação. Portanto, a equação está balanceada!
Resumo
Podemos usar o método das semirreações para balancear as equações de reações redox que ocorrem em solução aquosa. Neste método, uma equação redox é separada em duas semirreações, uma que envolve oxidação e outra que envolve redução. Cada semirreação é balanceada em relação à massa e à carga, e, em seguida, as duas equações são recombinadas com os coeficientes apropriados para que os elétrons se cancelem. Para balancear equações redox mais complexas, às vezes, é necessário adicionar a elas íons e moléculas de (se a reação ocorrer em solução ácida) ou íons e moléculas de (se a reação ocorrer em solução básica).
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Não seria mais fácil dizer: "O agente redutor é o reagente (átomo) que está sendo oxidado, porque ele está dando elétrons. E com o agente oxidante é o inverso."(2 votos)
Por que houve a multiplicação em ambos processos?(2 votos)
pensa como se fosse a resolução de um sistema ... e vc tem que escreve-lo em uma equação so em baixo sem que o (e) apareça(4 votos)