Acerto de equações oxidação-redução
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- Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Referência Lima, L.S., (2015) Acerto de equações oxidação-redução, Rev. Ciência Elem., V3(2):129
DOI http://doi.org/10.24927/rce2015.129
Palavras-chave equações; equação; oxidação-redução; eletrões; ião-eletrão; eletrão;
Resumo
As equações químicas de oxidação-redução são, normalmente, as que apresentam um maior grau de complexidade no seu acerto, pois é frequente envolverem acerto de massas e cargas elétricas, onde se inclui o balanço de eletrões cedidos pela espécie redutora e recebidos pela espécie oxidante. Os métodos mais utilizados no acerto de equações de reações de oxidação-redução que ocorrem em solução aquosa, são o método do ião-eletrão, o método da variação do número de oxidação e o método misto (o mais indicado). Vamos aqui apresentar o método do ião eletrão e o método misto.
A - Método do ião-eletrão
Reações em meio Ácido
Para o acerto em meio ácido, considere-se, como exemplo, a reação de oxidação-redução do ferro(II) e do ião dicromato, cuja equação (não acertada) é a seguinte (os estados de oxidação estão indicados entre parênteses)
| (+2) | (+6),(-2) | (+3) | (+3) | |||
| Fe2+ | + | Cr2O72- | \(\longrightarrow\) | Fe3+ | + | Cr3+ |
1. Identificar as espécies que sofrem oxidação e redução (pelos estados de oxidação) e escrever as equações de oxidação e de redução em separado
| Oxidação | \(\longrightarrow\) Fe3+ |
| Redução | Cr2O72- \(\longrightarrow\) Cr3+ |
2. Acertar as massas de todos os átomos à exceção dos átomos de hidrogénio e oxigénio
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ |
| Redução | Cr2O72- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ |
3. Acertar a massa dos átomos de oxigénio, por adição de moléculas de água
| Oxidação | Fe2+\(\longrightarrow\) Fe3+ |
| Redução | Cr2O72- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O |
4. Acertar as massas dos átomos de hidrogénio, por adição de iões H+
| Oxidação | Fe2+\(\longrightarrow\) Fe3+ |
| Redução | Cr2O72- + 14H+\(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O |
5. Acertar ambas as equações em termos de carga elétrica, por adição de eletrões (e-)
| Oxidação | Fe2+\(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 14H+ + 6e- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O |
6. Multiplicar cada semi-equação pelo valor correspondente, para que o número de eletrões cedidos na reação de oxidação coincida com o número de eletrões captados na reação de redução
| Oxidação | 6 \(\times\) (Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e-) |
| Redução | 1 \(\times\) (Cr2O72- + 14H+ + 6e- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O) |
7. Somar as duas semi-equações para formar a equação global e simplificar/eliminar as espécies comuns aos reagentes e produtos
|
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ +
|
8. Escrever a equação global e verificar se ambos os membros estão certos quanto às massas e quanto às cargas
| <6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ \(\longrightarrow\) 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O |
Cada membro tem 6 moles de Fe, 2 moles de Cr, 7 moles de O e 14 moles de H e tem uma carga total de +24.
Reações em meio Alcalino
Para exemplificar o acerto em meio alcalino, ou básico, considere-se a mesma reacção de oxidação-redução anterior. Os passos 1 e 2 são idênticos ao acerto em meio ácido.
3. Acerto no número de átomos de oxigénio: por cada átomo de oxigénio em excesso num membro da equação, adicionar uma molécula de H2O nesse membro e dois iões OH- no membro oposto
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ |
| Redução | Cr2O72- + 7H2O \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 14OH- |
4. Se for necessário acertar o número de átomos de hidrogénio, por cada H em excesso num dos membros da equação, adicionar um ião OH- nesse membro e uma molécula de H2O no membro oposto
Os passos seguintes são idênticos aos passos 5 a 8 do acerto em meio ácido, resultando em
| Oxidação | 6 \(\times\) (Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e-) |
| Redução | 1 \(\times\) (Cr2O72- + 6e- + 7H2O) \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 14OH- |
|
|
|
| 6Fe2+ + Cr2O72- + 7H2O \(\longrightarrow\) 6Fe3+ + 2Cr3+ + 14OH- |
B - Método misto
Este método é uma melhoria do método anterior, começando-se pela determinação do número de eletrões em jogo a partir da variação do número de oxidação dos átomos que sofrem oxidação e redução. Acertam-se seguidamente as cargas com as espécies H+ ou HO- em cada uma das semi-equações (ou equações de elétrodo), conforme a reação ocorra em meio ácido ou alcalino, e acertam-se as massas de H e O com moléculas H2O.
Reações em meio ácido
Considere-se novamente a reacção de oxidação-redução do ferro (II) com o ião dicromato:
| (+2) | (+6),(-2) | (+3) | (+3) | |||
| Fe2+ | + | Cr2O72- | \(\longrightarrow\) | Fe3+ | + | Cr3+ |
1. Identificadas as espécies que sofrem oxidação e redução (pelos números de oxidação) e acertadas as massas dos átomos que sofrem oxidação e redução, determinam-se os números dos eletrões em cada equação de elétrodo através da variação dos números de oxidação (Ferro: passa de 2+ a 3+, perde um eletrão; Crómio: passa de 6+ a 3+, ganha 3 eletrões por átomo):
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 2 \(\times\) 3e- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ |
2. Acertar as cargas, por adição de iões H+
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 6e- + 14H+ \(\longrightarrow\) 2Cr3+ |
3. Acertar as massas dos átomos de hidrogénio, por adição de H2O:
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 6e- + 14H+ \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O |
4. Multiplicar cada semi-equação pelo valor correspondente, para que o número de eletrões cedidos na reação de oxidação coincida com o número de eletrões captados na reação de redução e somar as duas semi-equações para formar a equação global e simplificar/eliminar as espécies comuns aos reagentes e produtos
| Oxidação | 6 \(\times\) (Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e-) |
| Redução | 1 \(\times\) (Cr2O72- + 14H+ + 6e- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 7H2O) |
| 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ +
|
Por questões de segurança, convém verificar se ambos os membros estão certos quanto às massas e quanto às cargas
| 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ \(\longrightarrow\) 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O |
Cada membro tem 6 moles de Fe, 2 moles de Cr, 7 moles de O e 14 moles de H e tem uma carga total de +24.
Reações em meio alcalino
Considere-se novamente a reacção de oxidação-redução do ferro (II) com o ião dicromato, em que os primeiros passos são iguais.
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 2 \(\times\) 3e- \(\longrightarrow\) 2Cr3+ |
1. Acertar as cargas, por adição de iões HO-
|
6Fe2+ + Cr2O72- + 14HO- +
|
2. Acertar as massas dos átomos de hidrogénio, por adição de H2O:
| Oxidação | Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e- |
| Redução | Cr2O72- + 6e- + 7H2O \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 14HO- |
3. Multiplicar cada semi-equação pelo valor correspondente, para que o número de eletrões cedidos na reação de oxidação coincida com o número de eletrões captados na reação de redução e somar as duas semi-equações para formar a equação global e simplificar/eliminar as espécies comuns aos reagentes e produtos
| Oxidação | 6 \(\times\) (Fe2+ \(\longrightarrow\) Fe3+ + e-) |
| Redução | 1 \(\times\) (Cr2O72- + 6e- + 7H2O \(\longrightarrow\) 2Cr3+ + 14HO-) |
| 6Fe2+ + Cr2O72- + 7H2O +
|
Por questões de segurança, convém verificar se ambos os membros estão certos quanto às massas e quanto às cargas
| 6Fe2+ + Cr2O72- + 7H2O \(\longrightarrow\) 6Fe3+ + 2Cr3+ + 14HO- |
Cada membro tem 6 moles de Fe, 2 moles de Cr, 14 moles de O e 14 moles de H e tem uma carga total de +10.
Nota: como todas as espécies químicas estão em solução aquosa, o seu estado físico (aq) foi omitido das equações para maior clareza. São exceções a água, cujo estado é líquido (l), e os eletrões.
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