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Exemplo resolvido: balanceamento de uma equação redox em solução básica

Transcrição de vídeo

RKA9MB - No último vídeo, nós vimos como balancear as reações de oxirredução numa solução ácida. E, neste vídeo, nós também vamos balancear uma reação redox, só que dessa vez nós vamos utilizar uma solução básica. E isso vai ser um pouco mais difícil, mas a gente vai abordar da mesma maneira que nós balanceamos as reações em solução ácida. Então, nós vamos fazer novamente o passo 4. A gente vai adicionar prótons aqui para balancear os hidrogênios. E, em seguida, a gente vai somar essas nossas meias-reações. Mas, antes de nós fazermos isso, a gente vai ter que adicionar alguns íons hidróxidos aqui também. Então, vamos botar aqui que a gente tem que adicionar OH⁻ aqui. A gente adiciona o OH⁻ porque isso está acontecendo numa solução básica; os íons hidróxidos são necessários para neutralizar os prótons que a gente colocou no passo 4. Nós vamos começar colocando os estados oxidativos, exatamente como nós fizemos no outro vídeo. Se eu começar aqui então com o íon hipoclorito, eu sei que o oxigênio vai ter um estado oxidativo de -2. Então, eu vou marcar aqui -2 para o oxigênio. E eu sei que a minha carga total aqui tem que ser -1, porque eu tenho esse "menos" aqui do lado do oxigênio. Então, isso quer dizer que o cloro que eu tenho aqui tem que ser igual a +1. Então, eu tenho "+1 - 2", e isso vai resultar em -1. Se eu for para esse composto de cromo aqui, a maneira mais fácil de encontrar os estados oxidativos é lembrar que esses íons hidróxidos que eu tenho aqui têm cargas de -1. E você vai ter 4 deles aqui. Isso quer dizer que a gente vai ter aqui -4. Então, eu vou marcar aqui -4. E a gente sabe que o nosso total tem que ser de -1. Então, aqui, eu tenho que fazer +3 para o cromo, porque, se eu tiver "+3 - 4", eu vou ter um total de -1, que é a carga que eu tenho aqui. Então, se o meu hidróxido aqui é -1 (vamos só marcar), o cromo aqui tem que ser +3. Essa é a carga do meu cromo. Agora, aqui no lado direito da minha reação, a gente vai ter o íon cromato. Então, a gente sabe que o oxigênio vai ser -2, então vamos marcar aqui -2. E eu tenho 4 oxigênios aqui, o que vai resultar num total de -8. E eu preciso chegar num total de -2. Então, para eu chegar nesse total, eu sei que eu tenho que ter +6 aqui. Então, eu tenho "+6 - 8", e eu vou ter um total de -2. Então, o meu estado oxidativo do cromo aqui vai ser +6. Então, vamos marcar +6. E, por último, eu tenho o íon de cloro, que tem uma carga -1, e essa carga também vai ser o estado oxidativo dele. Então, eu tenho aqui -1. Em termos de o que está sendo oxidado e o que está sendo reduzido, você precisa procurar por um aumento no estado oxidativo para a oxidação. Então, nós temos aqui o cromo saindo de +3 e indo para +6, e nós temos o cloro saindo de +1 e chegando em -1. Então, o cloro aqui foi reduzido e o cromo foi oxidado. Nós já sabemos aqui que alguma coisa foi oxidada e que a outra coisa está sendo reduzida, então nós podemos fazer o primeiro passo. Nós vamos escrever as nossas meias-reações. Dessa vez, eu vou escrever a primeira meia-reação de redução, mas, na realidade, não importa a ordem em que você escreva. Então, eu vou começar fazendo a meia-reação do cloro. Então, eu tenho aqui a redução. Então, eu tenho aqui o meu íon hipoclorito, que está se transformando em Cl⁻. E, agora, a meia-reação de oxidação que envolve o cromo, a gente tem aqui um composto de cromo que é Cr(OH)₄⁻ e ele está indo, está se transformando em CrO₄²⁻. Agora, nós vamos para o passo 2. A gente vai balancear os átomos que não são oxigênios e que não são hidrogênios. Então, vamos ver aqui na primeira meia-reação, a gente tem 1 cloro aqui desse lado esquerdo e 1 cloro aqui desse lado direito; então, está tudo certo. Então, o cloro está balanceado. Na meia-reação de oxidação, esse passo 2 vai se aplicar aqui para o cromo. Então, a gente tem 1 cromo aqui do lado esquerdo e 1 cromo aqui do lado direito. Então, aqui, neste caso, a gente já acabou o passo 2, mas você precisa ter muito cuidado, porque às vezes você precisa balancear esses átomos; e, se você não fizer isso, com certeza, o seu resultado final vai ser afetado. Então, vamos ao passo 3. A gente vai balancear os oxigênios adicionando água. Se você olhar essa meia-reação de redução, você vai ver que a gente tem aqui 1 oxigênio do lado esquerdo, mas a gente não tem oxigênio do lado direito. Então, a gente precisa adicionar uma molécula de água aqui do lado dos meus produtos. Então, desse jeito, a gente vai ter 1 oxigênio na esquerda e 1 oxigênio na direita. Então, eu vou fazer aqui mais H₂O. Agora, nós vamos olhar a meia-reação de oxidação. Então, lembre-se de que esse 4 que eu tenho aqui vai se aplicar para tudo que eu tenho dentro dos meus parênteses. Então, eu vou ter 4 oxigênios aqui do lado esquerdo. E, aqui do lado direito, eu vou ter 4 oxigênios também; então o oxigênio está balanceado. Então, vamos agora para o passo 4. A gente vai balancear os hidrogênios adicionando prótons; adicionando H⁺. Se eu olhar aqui para a minha meia-reação de redução, nós colocamos uma molécula de água aqui do lado direito, certo? Isso fez com que eu tivesse 2 hidrogênios aqui. Então, para balancear o hidrogênio, eu preciso adicionar 2 prótons aqui do lado esquerdo. Bom, eu vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui, e eu vou fazer assim: eu vou apagar para a gente ter um pouquinho mais de espaço, e eu vou escrever aqui no cantinho que eu tenho... aqui eu tenho a redução e aqui eu tenho a oxidação (para ficar melhor de a gente ver). Então, aqui do lado esquerdo, eu tenho que adicionar 2 prótons. Então, aqui, 2H⁺. E a gente balanceou os hidrogênios assim. Para a meia-reação de oxidação, eu tenho esse 4 aqui que vai se aplicar para tudo que eu tenho nos meus parênteses, certo? Então, aqui do lado esquerdo, eu vou ter 4 hidrogênios, e no lado direito eu não tenho nenhum, então eu preciso adicionar 4 prótons aqui do lado dos meus produtos para a gente balancear os hidrogênios. Então, eu tenho que fazer aqui mais 4H⁺. Ok, a gente terminou o passo 4. Agora, a gente tem que balancear as cargas adicionando elétrons. Então, agora, nós vamos analisar as cargas totais em ambos os lados das nossas meias-reações primeiro, antes de adicionar os elétrons. Nós vamos ver aqui a meia-reação de redução primeiro. Então, eu tenho 2 prótons aqui do meu lado esquerdo, então eu tenho 2 cargas positivas. Vou fazer aqui 2 cargas positivas. E eu também vou ter uma carga negativa, que é a carga do hipoclorito. Então, no total, aqui eu vou ter uma carga de +1. Então, eu tenho aqui +1. Eu tenho esse hábito de escrever essas minhas cargas da mesma maneira que eu escrevo os estados oxidativos. Então, apenas se lembre de que isso aqui são cargas, ok? Eu não estou falando de estados oxidativos agora. Do lado direito, eu vou ter uma carga negativa aqui para o meu íon de cloro. Eu preciso que essas 2 cargas sejam iguais; então, eu só consigo fazer isso adicionando elétrons, e eu sei que eu quero deixar esses dois lados iguais. E, para fazer isso, eu poderia adicionar 2 elétrons no lado esquerdo, porque isso vai me dar mais 2 cargas negativas. Então, eu sairia de +1 e iria para -1. Então, eu vou colocar aqui: eu tenho 2 elétrons do lado esquerdo e eu saí de +1 para -1. Então, aqui, as minhas cargas são iguais. Agora, nós vamos fazer para meia-reação de oxidação. Aqui, do lado esquerdo, eu só vou ter 1 desses íons aqui com cromo. Então, a minha carga vai ser de -1. Então, -1 aqui do lado esquerdo. Do lado direito, eu tenho um íon cromato, mas cada íon cromato vai ter 2 cargas negativas. E eu também tenho 4 cargas positivas desses prótons que eu tenho aqui. Então, se eu tenho menos 2 cargas mais 4 cargas positivas, o meu resultado aqui vai ser igual a +2. Então, a minha carga aqui é +2. Mais uma vez, o que eu quero aqui é balancear as cargas adicionando apenas elétrons. Então, se eu colocar 3 elétrons aqui do lado direito, eu mudaria essa carga total de +2 para -1. Então, de +2 eu iria para -1. Vamos marcar aqui: mais 3 elétrons. Então, dessa maneira, eu vou balancear as minhas cargas. Uma outra forma de pensar sobre isso é que, quando você perde elétrons, a gente tem a oxidação. Então, a gente vai colocar aqui "perde" (vou escrever "perde" para a gente se lembrar disso). E, quando nós ganhamos elétrons, isso é a minha redução. Então, oxidação perde, e redução é o ganho [de] elétrons. É por isso que você tem que mostrar esses elétrons sendo doados, por exemplo, aqui nessa meia-reação de oxidação no lado dos produtos. E você vai mostrar que você está ganhando esses elétrons aqui do lado dos seus reagentes na redução. Isso é só um jeito de você conferir, ou um jeito de pensar sobre isso. Agora, nós vamos ao passo 6. A gente vai fazer o número de elétrons ser igual, e a gente vai somar as meias-reações. A razão de você ter que deixar esses números de elétrons iguais é porque os elétrons que são perdidos na meia-reação de oxidação são os mesmos elétrons que são ganhos na meia-reação de redução. Então, se aqui a gente tem 3 elétrons sendo perdidos, a gente tem que ganhar 3 elétrons aqui em cima. Mas, aqui, a gente só tem 2 elétrons sendo ganhos, isso não faz nenhum sentido. Se são os mesmos elétrons, eles têm que ter o mesmo número, então a gente tem que deixar esse número de elétrons iguais. Um jeito de fazer isso é pensar num mínimo denominador comum, e nós temos 2 e 3 aqui, então nós podemos dizer que a gente vai ter 6 elétrons. E nós precisamos encontrar um jeito de fazer com que ambas essas reações tenham 6 elétrons. Então, a gente pode fazer isso multiplicando a nossa primeira meia-reação por 3; então, aqui, eu tenho tudo isso aqui vezes 3. E eu tenho que multiplicar a minha segunda meia-reação por 2. Então, isso tudo aqui, eu vou multiplicar por 2. Vamos fazer esse pequeno cálculo aqui então. Vamos pegar um pouquinho mais de espaço e a gente vai multiplicar essas coisas. Então, aqui, eu vou ter 6 elétrons, e eu tenho mais 6H⁺ mais 3 hipocloritos; eu vou ter ainda aqui, do meu outro lado da reação, 3Cl⁻, e eu tenho mais 3H₂O. Agora, eu vou multiplicar a minha meia-reação de oxidação. Então, eu vou ter aqui 2Cr(OH)₄⁻, e isso aqui vai estar se transformando em 2CrO₄²⁻, e aqui eu vou ter mais 8H⁺, e eu tenho aqui mais 6 elétrons. Então, agora, nós podemos somar essas nossas duas meias-reações que a gente tem aqui. Então, eu vou colocar uma linha aqui e nós vamos somar essas duas meias-reações. Então, aqui, do lado dos meus reagentes, eu vou ter 6 elétrons mais 6H⁺ mais 3 hipocloritos mais 2Cr(OH)₄⁻; e, aqui, do lado dos meus produtos, eu vou ter 3Cl⁻ mais 3H₂O, e eu tenho aqui ainda mais 2CrO₄²⁻, eu tenho mais 8H⁺, e eu tenho aqui ainda mais 6 elétrons. Agora que nós escrevemos tudo isso, eu acho que é mais fácil de a gente enxergar que a gente tem aqui 6 elétrons. Dos dois lados, na realidade, eu tenho 6 elétrons, então isso eu posso cancelar. E a gente também pode cancelar esses 6 prótons que eu tenho aqui do lado esquerdo. E, aqui, do lado direito, ainda vai me restar 2H⁺. Então, vamos reescrever isso para ficar mais bonito de a gente ver. Então, a gente tem aqui: 3ClO⁻ mais 2Cr(OH)₄⁻, e aqui nós vamos ter 3Cl⁻ mais 3H₂O mais 2CrO₄²⁻, e a gente tem aqui ainda mais 2H⁺. Agora, a gente precisa lembrar que nós estamos em uma solução básica. Então, a gente tem que adicionar os íons hidróxidos para neutralizar esses prótons que a gente tem aqui. Então, se você olhar o número de prótons, a gente vai ter aqui 2H⁺. Então, você precisa colocar 2OH⁻ para neutralizar esses prótons; e, como isso é uma equação balanceada, se a gente adicionar aqui do lado direito, a gente tem que adicionar aqui do lado esquerdo também. Então, aqui, eu tenho que colocar 2OH⁻; e, aqui, eu tenho que colocar 2OH- também. Vamos pensar um pouco sobre o que esses íons hidróxidos fazem com os prótons. Bom, eles vão se neutralizar, eles vão formar água. Então, a gente tem aqui... a gente vai formar 2 moléculas de água. Então, aqui, eu tenho 2H₂O. Então, agora, a gente pode escrever a nossa reação final. Então, vamos pegar mais espaço aqui e eu vou escrever, então, aqui que eu tenho 3ClO⁻, e eu tenho mais 2Cr(OH)₄⁻, eu tenho +2OH⁻; e eu vou ter como produtos, então, aqui 3Cl⁻ mais... agora perceba que eu já tenho 3 moléculas de água aqui, então, se eu somar, eu vou ter no total 5 moléculas de água... então, mais 5H₂O, eu tenho mais 2CrO₄²⁻. Então, essa daqui, depois de um bom tempinho, vai ser a nossa resposta final. Vamos marcá-la aqui para a gente destacar bem depois de todo esse trabalho que a gente teve para chegar aqui. E lembre-se de que você sempre pode checar se a sua resposta está certa em termos de número de átomos e conforme as suas cargas (as cargas devem estar balanceadas assim como os átomos). Então, faça isso por conta própria e veja os vídeos anteriores em que eu já fiz isso se você não se lembra.