Exemplo resolvido: balanceamento de uma equação redox em solução ácida

RKA9MB - O nosso objetivo aqui é balancear essa reação de oxirredução em ácido. E, antes de nós vermos os passos, nós vamos conversar sobre o fato de que essa é uma reação de oxirredução colocando os estados de oxidação. Então, nós vamos começar aqui com um íon dicromato. E nós já sabemos que o oxigênio vai ter estado de oxidação de -2. Então, eu vou marcar aqui: -2. E nós temos aqui 7 oxigênios. Então, se fizer 7 vezes -2, eu vou ter um total de -14 aqui. Nós sabemos que o total deste ânion deve ser de -2. Então, qual número eu tenho que colocar aqui para ter -2 de resultado? Bom, nós já sabemos que nós temos que ter +12 aqui, certo? Então, se eu tenho que ter +12 aqui, o meu cromo aqui vai ser igual a +6 (o estado de oxidação aqui vai ser de +6). E, como eu tenho 2 cromos, então eu vou fazer 2 vezes 6, e eu vou ter +12. "+12 - 14" que vai resultar num total de -2. Agora, nós vamos para o íon de cloro. A carga aqui vai ser de -1. Então, o estado de oxidação aqui também vai ser de -1. Então, eu vou marcar aqui: -1. E eu vou circular esse -1. Do outro lado aqui da minha reação, eu tenho um cromo que tem carga de +3, então o estado de oxidação dele aqui também será de +3; e eu tenho, por último aqui, o gás de cloro, e ele tem um estado de oxidação igual a zero. Então, vamos marcar aqui: zero. Se nós olharmos aqui, nós temos o cloro que saiu de -1, e que, agora, tem estado de oxidação zero. Isso é um aumento no número de oxidação, então o cloro aqui foi oxidado. Agora, olhe aqui o cromo: o cromo saiu de um estado de oxidação de +6 e ele foi para um estado de oxidação de +3. Então, a gente reduziu o número de oxidação do cromo. Essa diminuição significa que nós reduzimos o estado de oxidação. Então, essa realmente vai ser uma reação de oxirredução, porque alguma coisa está sendo reduzida e alguma outra coisa está sendo oxidada. Agora, nós podemos fazer o nosso primeiro passo. A gente já pode escrever as nossas meias-reações. Então, nós vamos fazer aqui embaixo... (eu vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui)... e nós vamos escrever primeiro a meia-reação de oxidação e depois a meia-reação de redução. Então, eu vou fazer isso. Então, primeiro aqui, eu vou ter o íon de cloro. Então, eu vou fazer aqui: Cl⁻. E ele está se transformando no gás de cloro. Então, eu tenho aqui: Cl₂. E essa vai ser a nossa oxidação. Eu vou marcar aqui do lado: oxidação. Agora, eu vou marcar a minha redução. Então, se eu voltar aqui rapidinho, então, eu tenho aqui o íon dicromato e aqui a gente tem Cr³⁺. Então, eu vou fazer aqui: Cr₂O₇²⁻, que vai estar se transformando em Cr³⁺. Este foi o nosso primeiro passo: a gente escreveu as meias-reações. Agora, nós vamos para o passo 2. Nós vamos balancear os átomos que não são oxigênios e que não são hidrogênios. Então, se você olhar aqui primeiro na nossa primeira meia-reação, nós temos 1 cloro aqui na esquerda e nós temos 2 cloros aqui na direita. Então, para balancear isso, eu tenho que colocar "2" aqui na frente do meu íon de cloro, porque aqui no final a gente vai ter 2 cloros. Então, nós balanceamos essa nossa primeira meia-reação. Agora, nós vamos ver a nossa segunda meia-reação, que é a meia-reação de redução. Então, nós temos 2 cromos aqui do lado esquerdo e nós só temos 1 cromo aqui do lado direito. Então, para balancear isso, eu vou ter que colocar um "2" aqui na frente desse Cr³⁺ para a gente ter um número de cromos igual. Então, nós fizemos o nosso passo 2. Agora, o passo 3 quer que a gente balanceie os oxigênios adicionando água. Se você olhar aqui na nossa primeira meia-reação, a meia-reação de oxidação, nós não temos nenhum oxigênio. Então, a gente não precisa se preocupar em adicionar água aqui nesse momento. Agora, se você olhar aqui na nossa meia-reação de redução, nós vamos ter que adicionar água, porque nós temos oxigênios aqui do lado esquerdo e nós não temos aqui do lado direito. Então, aqui no lado esquerdo, eu tenho 7 oxigênios. E, aqui do lado direito, eu vou precisar adicionar 7 moléculas de água para conseguir balancear o meu número de oxigênios. Então, eu tenho que fazer aqui... (eu vou fazer em uma outra cor, vou fazer em azul)... eu vou adicionar aqui mais 7H₂O. Então, nós fizemos aqui o passo 3. Agora, nós podemos seguir adiante e fazer o passo 4. O passo 4 quer que a gente balanceie os hidrogênios adicionando prótons. Adicionando H⁺. Então, mais uma vez, aqui na nossa meia-reação de oxidação, a gente não vai precisar mexer em nada, mas nós vamos precisar mexer aqui na meia-reação de redução. Nós balanceamos os oxigênios aqui na meia-reação de redução adicionando água. Como eu adicionei água, eu também vou ter aqui hidrogênios. Então, se eu fizer aqui 7 vezes 2, que é o número que eu tenho aqui subscrito do lado do meu H, eu vou ter 14 hidrogênios. Então, como que eu vou balancear isso? Eu vou balancear isso adicionando prótons, e eu já sei que eu vou ter que adicionar esses prótons aqui do lado esquerdo. Então, eu tenho que colocar aqui mais 14H⁺. Adicionando esses 14 prótons aqui do lado esquerdo, eu vou balancear os hidrogênios aqui na minha meia-reação de redução. Então, o passo 4 está pronto; e, agora, a gente pode pular para o passo 5. O passo 5 quer que a gente balanceie as cargas adicionando elétrons. Primeiro, nós vamos analisar as cargas que nós temos aqui. Eu vou começar aqui com a meia-reação de oxidação. Nós temos aqui um íon de cloro. O íon de cloro tem carga de -1. E, aqui, eu tenho 2 íons de cloro, então, eu tenho que multiplicar essa carga por 2. Então, se eu fizer isso, eu tenho que a minha carga aqui vai ser de -2. Vou marcar aqui: -2. E note que, aqui, eu estou falando de cargas, eu não estou falando de estados de oxidação (isso que eu marquei aqui são só cargas). Do lado direito, nós não temos nenhuma carga, nós temos aqui uma carga total de zero nesse Cl₂. Então, a gente tem aqui, nesse caso, duas cargas negativas aqui do lado esquerdo e nenhuma carga aqui do lado direito. Nós precisamos balancear essas cargas adicionando elétrons. E, neste caso, faz sentido a gente adicionar 2 elétrons aqui do lado direito. Então, eu vou marcar aqui mais 2 elétrons. Assim, eu vou ter duas cargas negativas dos dois lados da minha reação. Então, se aqui eu tenho -2, como eu adicionei 2 elétrons, aqui no total eu vou ter -2 também. Esse é um jeito de pensar nisso, deixando os números iguais: eu tenho aqui -2 na esquerda, e eu vou ter aqui -2 na direita. Uma outra maneira de você fazer isso, ou de você pensar sobre isso, é que, como aqui eu tenho uma oxidação, os elétrons teriam que vir aqui do lado direito. Lembre-se de que na oxidação você perde elétrons. Esses elétrons aqui eu perdi, por isso é que eles estão aqui do meu lado direito. E, se você perde os elétrons, como eu disse, eles têm que estar aqui do lado direito, eles têm que estar aqui do lado dos produtos. Nós balanceamos a meia-reação de oxidação. Agora, vamos ver a meia-reação de redução. Lembre-se de que o ganho de elétrons é a redução, e nós já sabemos que nós temos que adicionar elétrons do lado dos reagentes aqui na nossa meia-reação de redução. Se aqui eu coloquei nos produtos, aqui eu tenho que colocar do lado dos reagentes. Então, vamos ver se nós conseguimos descobrir quantos elétrons nós vamos precisar usar. Bom, eu tenho aqui 14 cargas positivas. Então, eu vou marcar aqui que eu tenho 14 cargas positivas. E, aqui, com meu íon dicromato, eu vou ter 2 cargas negativas. Então, 2 cargas negativas. E isso vai resultar num total de 12 cargas positivas. Então, aqui, o total do meu lado esquerdo é 12 cargas positivas. Agora, vamos ver aqui do lado direito. Eu tenho esse Cr³⁺, então aqui eu tenho três cargas, e eu tenho que multiplicar por 2. Então, se eu tenho 3 vezes 2 aqui do lado direito, eu tenho 6 cargas positivas desse lado. Então aqui, claramente, nós temos que balancear as cargas. Eu vou balancear as cargas aqui usando elétrons. Eu já sei que eu vou ter que colocar esses elétrons aqui do lado dos meus reagentes. E eu já sei que, para eu ter 6 cargas positivas aqui dos dois lados da minha reação, eu tenho que adicionar 6 elétrons aqui do lado dos meus reagentes. Então, eu vou marcar aqui que eu tenho que colocar mais 6 elétrons para eu balancear os dois lados da minha meia-reação. Agora, nós já fizemos o balanceamento das cargas, então, nós podemos ir para o último passo. Nós vamos fazer o número de elétrons ser igual e nós vamos somar as meias-reações. Bom, o que significa deixar o número de elétrons igual? Nós vamos focar nos elétrons que nós acabamos de adicionar aqui. Nós colocamos 2 elétrons aqui na meia-reação de oxidação e nós colocamos 6 elétrons aqui na meia-reação de redução. Mas nós sabemos que o número de elétrons aqui deve ser o mesmo (tem que ser exatamente o mesmo), porque os elétrons que eu perdi aqui na oxidação são os elétrons que eu vou ganhar aqui na minha redução. São os mesmos elétrons. E é por isso que o número de elétrons tem que ser igual. Então, uma maneira de fazer isso seria multiplicar a nossa primeira meia-reação por 3; porque, se eu multiplicar por 3, eu vou ter 6 elétrons aqui. Então, se eu fizer aqui, se eu multiplicar tudo isso que eu tenho entre esses parentêses verdes por 3, eu vou ter 6 elétrons depois. Então, eu vou reescrever a minha primeira meia-reação. Eu vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui e eu vou reescrever aqui, multiplicando tudo o que eu tenho aqui dentro por 3. Então, eu vou ter aqui 6Cl⁻ que vão estar se transformando em 3Cl₂, e eu vou ter aqui mais 6 elétrons. Agora, só para ficar mais fácil de a gente visualizar e para a gente poder somar as meias-reações, eu vou reescrever a minha meia-reação de redução. Então, eu vou ter aqui 6 elétrons. E eu vou ter aqui mais 14 prótons, mais 14H⁺. E eu vou ter aqui mais Cr₂O₇²⁻. E, aqui do lado dos meus produtos, eu vou ter aqui 2Cr³⁺ e eu tenho mais 7H₂O. Agora que eu tenho as minhas duas meias-reações e que eu fiz o número de elétrons ser igual, nós podemos fazer o último passo, que é somar as meias-reações. Se eu somar as duas meias-reações, eu vou ter a reação global. Então, eu vou somar aqui tudo o que eu tenho do lado dos meus reagentes. Vamos pegar espaço aqui, eu vou separar. Eu vou fazer aqui em uma cor diferente. Então, eu tenho aqui... eu já sei que eu posso cancelar, primeiramente, esses elétrons que eu tenho. Então, eu vou fazer isso tudo aqui do lado dos meus reagentes. Então, vou fazer aqui 6Cl⁻ mais 14H⁺. E eu tenho aqui mais Cr₂O₇²⁻. E, aqui do lado dos meus produtos, eu vou ter isso daqui. Então, eu vou começar colocando 3Cl₂ mais 2Cr³⁺, e eu tenho aqui, ainda, mais 7H₂O. Então, essa daqui vai ser a nossa resposta final. Perceba que eu cancelei os elétrons lá em cima já porque essa é a nossa reação global. Então, essa é a nossa resposta final. E uma coisa legal sobre reações de oxirredução é que, quando você acaba, você sempre pode conferir, porque você sabe que você tem que balancear tanto os átomos quanto as cargas. Então, vamos conferir isso. Vamos começar aqui com o cloro. Eu tenho 6 cloros aqui do lado esquerdo. E, na direita, nós vamos ter 3Cl₂. Então, se eu fizer 3 vezes 2, eu tenho 6 cloros. Então, os cloros estão balanceados. Agora, os hidrogênios. Eu tenho aqui, na esquerda, 14 hidrogênios; e aqui, do lado direito, eu vou fazer 7 vezes 2, que vai resultar em 14 hidrogênios aqui também. Agora, os cromos. Os cromos, aqui do lado, eu vou ter 2 cromos, e aqui do lado esquerdo eu também tenho 2. E os oxigênios, aqui eu tenho 7 oxigênios e aqui do outro lado eu também tenho 7 oxigênios. Então, os átomos estão balanceados. Agora, nós vamos ver as cargas. Vamos ver se nós temos o mesmo número dos dois lados. Então, aqui eu vou ter 6 cargas negativas. Então, eu vou fazer -6. Aqui eu tenho 14 cargas positivas. Então, +14. "-6 + 14". E eu ainda tenho aqui do lado esquerdo -2 cargas negativas. Então, aqui, -2 cargas negativas. Se eu fizer essa continha, eu vou ter aqui do lado esquerdo um total de +6. Do lado direito, eu só vou ter a carga dos cromos, então eu tenho 3 cargas positivas, e eu tenho que multiplicar por 2. Então, se eu fizer 2 vezes 3, eu vou ter aqui um total de 6 cargas positivas. Então, as cargas também estão balanceadas. E, agora, você sabe que essa é a resposta certa, porque nós temos tanto os átomos quanto as cargas balanceadas.