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Balanceamento redox Resumo
Para balancear uma reação de oxirredução, realizam-se os seguintes passos:
1. Determinar o NOX dos elementos na equação;
2. Identificar os elementos que sofreram oxidação e redução, encontrando a variação de NOX (Δ) de cada um (ex.: se um elemento tinha NOX +2 e passou para +4, seu Δ será igual a 2).
3. Multiplicar o valor de cada variação encontrada pelo número de átomos destes elementos na substância em que estiverem em maior número.
4. O valor da variação total do elemento que sofreu oxidação deve ser transportado como coeficiente para o elemento que sofreu redução e vice-versa.
Obs: A substância que deve receber o coeficiente é aquela que possui o maior número de átomos que efetivamente se oxidaram ou reduziram, esteja ela nos produtos ou nos reagentes.
Obs2: Se um dos elementos que sofreu oxidação ou redução aparecer nos produtos também na sua forma original, ou seja, se a oxidação ou redução não tiver sido completa, o coeficiente deve ser posto na substância que sofreu variação de NOX.
5. Terminar o balanceamento pelo método das tentativas.
Como exemplo, balancearemos a seguinte reação:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O Mn: +7 → +2 REDUÇÃO
ΔMn = 5 Cl: -1 → 0 OXIDAÇÃO
ΔCl = 1
Como todas as substâncias de Mn tem apenas um átomo, o ΔMn é multiplicado por 1.
ΔMn = 5 . 1 = 5
A substância que contém o Cl que sofreu oxidação é o Cl2, com 2 átomos, então o ΔCl deve ser multiplicado por 2.
ΔCl = 1 . 2 = 2
O ΔCl é transferido como coeficiente para os compostos de Mn (os dois possuem o mesmo número de átomos de Mn), e o ΔMn é transferido para o Cl2, já que este contém o Cl reduzido.
2 KMnO4 + HCl → KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + H2O
Agora basta balancear por tentativas, na ordem: K, Cl, H e conferir se o balanceamento de O está correto.
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O
2 que apresentaram variação de NOX e que contêm o maior número dos átomos envolvidos na reação redox.
Balancearemos agora esta reação:
K2Cr2O7 + Na2C2O4 + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O + CO2
Determinar os NOX:
+1 +6 -2 +1 +3 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +3 +6 -2 +1 +6 -2 +1 -2 +4 -2 K2Cr2O7 + Na2C2O4 + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O + CO2
Cr: +6 → +3 REDUÇÃO ΔCr = 3
C: +3 → +4 OXIDAÇÃO ΔC = 1
Como todas as substâncias de Cr tem 2 unidades deste átomo, o ΔCr é multiplicado por 2.
ΔCr = 3 . 2 = 6
A substância que contém mais átomos de C é o oxalato de sódio, nos reagentes, com 2 átomos, então o ΔC
deve ser multiplicado por 2.
ΔC = 1 . 2 = 2
Obs: Como 6 e 2 são múltiplos, é possível simplificar os coeficientes dividindo-os por 2!
ΔCr = 3 . 2 = 6 → 3 ΔC = 1 . 2 = 2 → 1
O ΔC é transferido como coeficiente para os compostos de Cr (os dois possuem o mesmo número de átomos de Cr), e o ΔCr é transferido para o Na2C2O4, já que este contém o maior número de C.
1 K2Cr2O7 + 3 Na2C2O4 + H2SO4 → K2SO4 + 1 Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O + CO2
Agora basta balancear por tentativas, na ordem: K e Na, C e S, H e conferir se o balanceamento de O está correto.
Obs: Todos os átomos de enxofre aparecem na forma de SO42-, então você pode balancear os íons sulfato como uma só espécie e todos os oxigênios contidos neste íon estarão automaticamente balanceados!
Casos especiais
Oxidação/redução de mais de um átomo
1 K2Cr2O7 + 3 Na2C2O4 + 7 H2SO4 → 1 K2SO4 + 1 Cr2(SO4)3 + 3 Na2SO4 + 7 H2O + 6 CO2
3 Neste caso, é preciso calcular o Δ total de oxidação (Δox) e de redução (Δred), somas dos Δ de cada elemento, considerando apenas os reagentes:
ΔAs = (+5 - 3) . 2 = 4 ΔS = (+6 - (-2)) . 3 = 24
Δox = ΔAs + ΔS = 28
ΔN = (+5 – 2) . 1 = 3 Δred = ΔN + ΔS = 3
Então o agente oxidante (HNO3) receberá o Δox como coeficiente e o agente redutor (As2S3), o Δred:
3 As2S3 + 28 HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO
O restante do balanceamento é obtido por tentativas:
3 As2S3 + 28 HNO3 + 4 H2O → 6 H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28 NO
Reação autorredox
0 -1 +5
Cl2 + OH− → Cl− + ClO3− + H2O
Em reações de desproporcionamento, em que um mesmo elemento sofre oxidação e redução, determine o Δ de redução e o Δ de oxidação considerando apenas os produtos, mesmo que possuam menor número do átomo que reage.
ΔClO3 = (+5 - 0) . 1 = 5 ΔCl- = (1 - 0) . 1 = 1
Cada produto recebe o Δ do outro como coeficiente:
Cl2 + OH− → 5 Cl− + 1 ClO3− + H2O
O restante sai por tentativas:
3 Cl2 + 6 OH− → 5 Cl− + ClO3− + 3 H2O
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Exercícios
1.
Um dos processos do ciclo natural do nitrogênio, responsável pela formação de cerca de 5% do total de compostos de nitrogênio solúveis em água, essencial para sua absorção pelos vegetais, é a sequência de reações químicas desencadeada por descargas elétricas na atmosfera (raios), que leva à formação de NO2 gasoso pela reação entre N2 e O2 presentes na atmosfera. A segunda etapa do processo envolve a reação do NO2 com a água presente na atmosfera, na forma de gotículas, representada pela equação química:( ) ( ) ( ) ( )
2 2 3
x NO g +y H O →z HNO aq +t NO g
a) O processo envolvido na formação de NO2 a partir de N2 é de oxidação ou de redução? Determine o número de mols de elétrons envolvidos quando 1 mol de N2 reage.
b) Balanceie a equação química da segunda etapa do processo, de modo que os coeficientes estequiométricos x, y, z e t tenham os menores valores inteiros possíveis.
2.
O permanganato de potássio é altamente reativo e pode oxidar uma grande variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas. Em um desses processos de oxidação, o KMnO4 transforma-se em MnO2. Devido a essa propriedade foi empregado ao longo de muitos anos, no tratamento de água para remoção de ferro (Fe2+) que precipita como hidróxido de ferro(III). Uma das desvantagens desse tratamento é o risco de a água ficar com coloração rosa.A equação não balanceada, escrita a seguir, representa a transformação do 𝐾𝑀𝑛𝑂4 em 𝑀𝑛𝑂2(𝑠). 2
4 2 3(s) 2(s)
Fe ++KMnO +H O→Fe(OH) +MnO +K++H+
Disponível em: http://qnint.sbq.org.br a) Escreva a equação completa e balanceada da reação de eliminação de (𝐹𝑒2+) da água, descrita
no texto.
b) Indique um processo físico que pode ser utilizado para separar o 𝐾𝑀𝑛𝑂4 de uma água residual rosa.
5
3.
Dada a seguinte equação iônica de oxidorredução da reação, usualmente utilizada em etapas de sínteses químicas, envolvendo o íon dicromato (Cr2O72−) e o ácido oxálico (H2C2O4):Cr2O72−+ H2C2O4+ H+→ Cr3++ CO2+ H2O
Considerando a equação acima e o balanceamento de equações químicas por oxidorredução, a soma total dos coeficientes mínimos e inteiros obtidos das espécies envolvidas e a substância que atua como agente redutor são, respectivamente,
a) 21 e ácido oxálico.
b) 26 e dicromato.
c) 19 e dicromato.
d) 27 e ácido oxálico.
e) 20 e hidrogênio.
4.
A respeito da equação iônica de oxirredução abaixo, não balanceada, são feitas as seguintes afirmações:2
3 3 2 4 2
IO −+HSO− → +I SO −+H++H O
I. a soma dos menores coeficientes inteiros possível para o balanceamento é 17.
II. o agente oxidante é o ânion iodato.
III. o composto que ganha elétrons sofre oxidação.
IV. o Nox do enxofre varia de +5 para +6.
Das afirmações acima, estão corretas somente a) II e III.
b) I e II.
c) I e III.
d) II e IV.
e) I e IV.
6
5.
Considere a reação química representada pela equação:2(s) (aq) 2(aq) 2 ( ) 2(g)
aMnO +bHC →cMnC +dH O +eC
Em que a, b, c, d e e são os coeficientes estequiométricos da equação química balanceada. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) A reação acima pode ser balanceada usando-se os menores números inteiros possíveis, de forma que a b c+ + + +d e seja igual a 9.
(02) 2 mols de HC (aq)
são consumidos para cada 1mol de MnC 2(aq)
formado.
(04) A reação entre MnO2(s)
e HC (aq)
é uma reação de oxirredução.
(08) Um dos produtos da reação é um gás oxidante e mais denso que o ar.
(16) O número de oxidação do manganês no MnO2(s) é +2.
Soma: ( )
6.
O fósforo branco, substância química cuja estrutura é representada pela fórmula 𝑃4,é utilizado em algumas munições fumígenas (munições que produzem fumaça). Ele pode ser obtido a partir da fosforita (𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2), um mineral de fosfato de cálcio, por meio da reação com sílica (dióxido de silício – 𝑆𝑖𝑂2) e carvão coque (𝐶)um forno especial a 1.300 °𝐶.A equação não balanceada da reação é:
Ca3(PO4)2(s)+ SiO2(s)+ C(s)→ CaSiO3(s)+ CO(g)+ P4(s) Acerca deste processo, são feitas as seguintes afirmativas:
I. Após o balanceamento da equação por oxidorredução, a soma dos coeficientes estequiométricos é igual a 35.
II. O dióxido de silício é uma molécula que apresenta estrutura de geometria molecular angular.
III. O agente redutor do processo é o dióxido de silício.
IV. Neste processo ocorre a oxidação do carbono.
Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima.
a) I, II e III.
b) I, III e IV.
c) II e IV.
d) III e IV.
e) I e IV.
7
7.
O permanganato de potássio (KMnO4) é muito empregado como agente oxidante. Tem usos na oxidação de compostos orgânicos e como oxidante leve. Nos laboratórios de química, é empregado para oxidar a água oxigenada na determinação de sua concentração em meio ácido. A reação não balanceada que ocorre com a água oxigenada é a seguinte:4 2 4 2 2 2 4 4 2 2
KMnO +H SO +H O →K SO +MnSO +H O O+ A soma total dos coeficientes da equação acima é igual a
a) 21 b) 22 c) 25 d) 26
8.
Faça o balanceamento das reações a seguir pelo método redox.a) K2Cr2O7 + HCl → K2O + Cr2O3 + H2O + Cl2
b) 6 XeF4 + 12 H2O → 2 XeO3 + 4 Xe + 24 HF + 3 O2
c) 5 HIO3 + 4 FeI2 + 25 HCl → 4 FeCl3 + 13 ICl + 15 H2O
9.
“Reação química, por que não se balanceia sozinha!?”
A reação redox a seguir apresenta 3 espécies que se oxidam, e uma que se reduz. Seu balanceamento é praticamente impossível por tentativas, mas o método redox permite balanceá-la.
+2 +2 -3 +7 +3 +2 +5 +4 K4Fe(CN)6 + KMnO4 + H2SO4 → KHSO4 + Fe2(SO4)3 + MnSO4 + HNO3 + CO2 + H2O
Sabendo que a soma dos menores coeficientes inteiros desta reação é igual a 1.028, faça o balanceamento desta reação.
8
10.
O conhecimento dos conceitos de oxidação e redução é de fundamental importância no estudo da biologia molecular associado à fotossíntese e à respiração, na redução de minerais para a obtenção de metais, em cálculos estequiométricos, na prevenção da corrosão e no estudo da eletroquímica.Dada a equação não balanceada, marque a única
afirmação verdadeira.
a) Representa uma reação de auto-oxirredução.
b) Indica uma reação de oxidorredução parcial.
c) Dois elementos sofrem oxidação e um elemento sofre redução.
d) Quando balanceada, a soma de seus coeficientes é
9
Gabarito
1.
a) Teremos:
2 2 2
1N (g) 2O (g) 2NO (g) 0
+ →
4 (oxidação) 1 N
+ 4 mol e 2 N
−
2
8 mol e
8 mols de elétrons estão envolvidos quando 1 mol deN reage.
−
b) Teremos:
( ) ( ) ( ) ( )
2 2 3
x NO g y H O z HNO aq t NO g 4
+ → +
+ 5 (oxidação)
4
+ +
( ) ( ) ( ) ( )
4 5
4 2
2 2 3
2 (redução) 2N 2N 2 e x 3; z 2; y 1
1N 2e N t 1
Então :
3 NO g 1H O 2 HNO aq 1NO g
+ + −
+ − +
+
→ + = = =
+ → =
+ → +
2.
a) 2
4 2 3(s) 2(s)
3Fe ++KMnO +7H O→3Fe(OH) +MnO +K++5H+
b) Após sua oxidação e ser convertido em MnO2 sólido, o método mais utilizado para remover esse sólido é a filtração.
3. D
Teremos:
−+ + + → ++ +
2 3
2 7 2 2 4 2 2
Oxidante Re dutor
2Cr O 6H C O 16H 4Cr 12CO 14H O
+6 +
+
3 (redução)
3 +4 (oxidação)
−+ + +→ ++ +
2 3
2 7 2 2 4 2 2
Oxidante Re dutor
Coeficientes mínimos :
1Cr O 3H C O 8H 2Cr 6CO 7H O
Soma = 1 + 3 + 8 + 2 + 6 + 7 = 27.
10 Teremos:
I e II estão corretas.
O composto que ganha elétrons sofre redução.
O Nox do enxofre varia de +4 para +6.
2
3 3 2 4 2
agente agente oxidante redutor
5
2
4 6
2IO 5HSO 1I 5SO 3H 1H O
2I 10 e I (redução) 5S 5S 10 e (oxidação)
− − − +
+ −
+ + −
+ → + + +
+ →
→ +
Soma dos coeficientes: 2 + 5 + 1 + 5 + 3 + 1 = 17.
5. 01 + 04 + 08 = 13
(01) Correta. A reação acima pode ser balanceada usando-se os menores números inteiros possíveis, de forma que a + b + c + d + seja igual a 9. Balanceando pelo método das tentativas, vem:
+ → + +
+ + + + =
2(s) (aq) 2(aq) 2 ( ) 2(g)
1MnO 4HC 1MnC 2H O 1C
1 4 1 2 1 9
(02) Incorreta. 2 mols de HC (aq)
são consumidos para cada 12mol de MnC 2(aq)
formado.
2(s) (aq) 2(aq) 2 ( ) 2(g)
1MnO +4 HC →1MnC +2 H O +1 C Dividindo por 2:
1 1 1
2(s) (aq) 2(aq) 2 ( ) 2(g)
2MnO +2 HC → 2MnC +1H O + 2C
(04) Correta. A reação entre MnO2(s)
e HC (aq)
é uma reação de oxirredução.
− + +
+ − +
− −
+ → + +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
0 1
(aq) 2(g)
2(s) 2(aq) 2 ( )
4 2
redução
4 2
oxidação 2
1 MnO 4HC 1MnC 2H O 1C
Mn 2e Mn
2C C 2e
(08) Correta. Um dos produtos da reação é um gás oxidante e mais denso que o ar, ou seja, o gás cloro
(
C 2)
.(16) Incorreta. O número de oxidação do manganês no MnO2(s) é +4.
+ − −
+ − − =
= +
2
x 2 2
MnO Mn O O x 2 2 0
x 4
11 6. E
I. Correta. Após o balanceamento da equação por oxidorredução, a soma dos coeficientes estequiométricos é igual a 35.
( ) ( )
5 0 2 0
4(s)
3 4 2(s) 2(s) (s) 3(s) (g)
Redução 5
Oxidação
0 2
Redução 5
3 4 2
Oxidação
0 2
3 4 2(s) 2(s) (s
Ca ( P O ) SiO C CaSiO C O P
2 P 10 e 2 P 2
C C 2 e 10
4 P 20 e 4 P 2Ca (PO )
10 C 10 C 20 e 10 C
2 Ca (PO ) 6 SiO 10 C
+ +
+ −
+ −
+ −
+ −
+ + → + +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
+ + ) 6 CaSiO3(s) 10 CO(g) 1P4(s) Soma 2 6 10 6 10 1 35
→ + +
= + + + + + =
II. Incorreta. O dióxido de silício é uma molécula que apresenta estrutura de geometria molecular linear
IV A
VI A VI A
O Si O .
= =
III. Incorreta. O agente redutor do processo é o carbono.
Agente Agente
oxidante redutor
3 4 2(s) 2(s) (s) 3(s) (g) 4(s)
Re dução 5
Oxidação
0 2
Ca (PO ) SiO C CaSiO CO P
2 P 10 e 2P
C C 2 e
+ −
+ −
+ + → + +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
IV. Correta. Neste processo ocorre a oxidação do carbono.
Oxidação
0 2
C ⎯⎯⎯⎯⎯→C ++2 e− 7. D
( ) ( )
+ − +
+ − +
− −
+ − +
− −
+ + → + + +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
+ ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→ +
+ + → + + +
0
7 1 2
2 2
4 2 4 2 2 4 4 2
Re dução
7 2
Oxidação
1 0
Re dução
7 2
Oxidação
1 0
4 2 4 2 2 2 4 4 2 2
K MnO H SO H O K SO MnSO H O O
Mn 5 e Mn 2
2O 2O 2 e 5
2Mn 10 e 2Mn
10 O 10 O 10 e
2 KMnO H SO 5 H O K SO 2 MnSO H O 5 O Por tentat
+ + → + + +
= + + + + + + =
4 2 4 2 2 2 4 4 2 2
ivas, vem :
2 KMnO 3 H SO 5 H O 1 K SO 2 MnSO 8 H O 5 O Soma 2 3 5 1 2 8 5 26.
12 a) 1 K2Cr2O7 + 6 HCl → 1 K2O + 1 Cr2O3 + 3 H2O + 3 Cl2
b) 6 XeF4 + 12 H2O → 2 XeO3 + 4 Xe + 24 HF + 3 O2
c) 5 HIO3 + 4 FeI2 + 25 HCl → 4 FeCl3 + 13 ICl + 15 H2O
9. 10 K4Fe(CN)6 + 122 KMnO4 + 299 H2SO4 → 162 KHSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + 122 MnSO4 + 60 HNO3 + 60 CO2 + 188 H2O
+2 +2 -3 +7 +3 +2 +5 +4
K4Fe(CN)6 + KMnO4 + H2SO4 → KHSO4 + Fe2(SO4)3 + MnSO4 + HNO3 + CO2 + H2O
Lembre-se de considerar apenas os reagentes no cálculo do Δ, já que a reação tem mais de um elemento sofrendo oxidação.
ΔFe = (+3 - 2) . 1 = 1 ΔC = (+4 - 2) . 6 = 12 ΔN = (+5 - (-3)) . 6 = 48 Δox = ΔFe + ΔC + ΔN = 61
ΔMn = (+7 – 2) . 1 = 5 Δred = ΔN + ΔS = 5
O agente oxidante (KMnO4) receberá o Δox como coeficiente e o agente redutor (K4Fe(CN)6), o Δred:
5 K4Fe(CN)6 + 61 KMnO4 + H2SO4 → KHSO4 + Fe2(SO4)3 + MnSO4 + HNO3 + CO2 + H2O O balanceamento por tentativas resultará nos seguintes coeficientes:
5 K4Fe(CN)6 + 61 KMnO4 + 299/2 H2SO4 → 81 KHSO4 + 5/2 Fe2(SO4)3 + 61 MnSO4 + 30 HNO3 + 30 CO2 + 94 H2O
Agora basta multiplicar todos os coeficientes por 2 para obter apenas coeficientes inteiros.
10. C
a) Incorreta. Em uma reação de auto-oxirredução o mesmo elemento oxida e reduz.
b) Incorreta. A reação é de óxido-redução completa.
c) Correta. Os elementos As e S sofrem oxidação e o nitrogênio sofre redução.
13 d) Incorreta. A reação corretamente balanceada será:
cuja soma dos coeficientes é 78.
