Acerto de equações oxidação-redução

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Referência : Lima, L.S., (2015) Acerto de equações oxidação-redução, Rev. Ciência Elem., V3(2):129
Autor: Luis Spencer Lima
Editor: Jorge Gonçalves
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2015.129]


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 eléctricas, onde se inclui o balanço de electrões cedidos pela espécie redutora e recebidos pela espécie oxidante. Os métodos mais utilizados no acerto de equações de reacções de oxidação-redução que ocorrem em solução aquosa, são o método do ião-electrão, o método da variação do número de oxidação e o método misto (o mais indicado). Vamos aqui apresentar o método do ião electrão e o método misto.

A - Método do ião-electrão

Reacções em meio Ácido

Para o acerto em meio ácido, considere-se, como exemplo, a reacção 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
Fe2+ \longrightarrow Fe3+
Redução
Cr2O72- \longrightarrow Cr3+


2. Acertar as massas de todos os átomos à excepção 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 eléctrica, por adição de electrões (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 electrões cedidos na reacção de oxidação coincida com o número de electrões captados na reacção 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+ + 6e- \longrightarrow 6Fe3+ + 6e- + 2Cr3+ + 7H2O


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.


Reacções 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 electrões 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 eléctrodo), conforme a reacção ocorra em meio ácido ou alcalino, e acertam-se as massas de H e O com moléculas H2O.


Reacções 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 electrões em cada equação de eléctrodo através da variação dos números de oxidação (Ferro: passa de 2+ a 3+, perde um electrão; Crómio: passa de 6+ a 3+, ganha 3 electrões 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 electrões cedidos na reacção de oxidação coincida com o número de electrões captados na reacção 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+ + 6e- \longrightarrow 6Fe3+ + 6e- + 2Cr3+ + 7H2O


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.


Reacções 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- + 6e- \longrightarrow 6Fe3+ + 6e- + 2Cr3+ + 7H2O


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 electrões cedidos na reacção de oxidação coincida com o número de electrões captados na reacção 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 + 6e- \longrightarrow 6Fe3+ + 6e- + 2Cr3+ + 14HO-


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 excepções a água, cujo estado é líquido (l), e os electrões.





Criada em 27 de Fevereiro de 2010
Revista em 4 de Setembro de 2010
Aceite pelo editor em 13 de Setembro de 2010