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REAÇÕES QUÍMICAS • É o fenômeno pelo qual uma ou mais substâncias são transformadas em outra(s). • Nessas reações chamamos de produtos as substâncias que são produzidas a partir de uma ou mais substâncias iniciais chamados de reagentes. • 2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l) • reagentes produtos Exemplo de uma Reação Química: Reação do Hidrogênio com o Oxigênio Formando Água 2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l) reagentes produtos EQUAÇÕES QUÍMICAS Normalmente informações adicionais são Incluidas nas fórmulas em equações balanceadas paraindicar o estado físico de Representam a reação química. balanceadas paraindicar o estado físico de cada reagente ou produto. (g) = gás (l) = líquido (s) = sólido (aq) = soluções aquosas • A equação química para a formação da água pode ser visualizada como duas moléculas de hidrogênio reagindo com uma molécula de oxigênio para formar duas moléculas de água: 2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l) • Coeficientes estequiométricos: são os números na frente das fórmulas químicas; fornecem a proporção de reagentes e produtos. Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl (aq) + H (g)Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) 2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l) Reações sem transferência de elétrons a) reações que formam uma nova fase(sólido, líquido ou gás) Ex. reações de precipitação: Ba2+(aq) + SO4 2- (aq)→ BaSO4(s).Ba (aq) + SO4 (aq)→ BaSO4(s). b) reações que formam um eletrólito fraco solúvel(pode ser molecular ou iônica). Ex. reações de complexação: Ag+(aq) + 2NH3(aq)→ [Ag(NH3)2]+(aq) Reações com transferência de elétrons Reações de oxidação-redução ou reações redox. É a reação na qual ocorre transferência de um ou mais elétrons de um átomo para o outro. 0 +1 -1 +1 -1 0 Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Reações oxirreduçãoReações oxirredução Oxidação e redução + - + Substância oxidada (perdeu elétron) íon positivo cátion Substância reduzida (ganhou elétron) íon negativo ânion Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) oxidou reduziu ag. redutor ag. Oxidante 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) oxidou reduziu ATRIBUIÇÃO DE NÚMEROS DE OXIDAÇÃO a) Substâncias elementares tem nox zero. Ex. H2, O2, C, Na b) O átomo mais eletronegativo, tem nox negativo e o menos eletronegativo tem nox positivo.menos eletronegativo tem nox positivo. Ex. CCl4 c) A soma dos nox de todos os elementos é igual à carga total da espécie. Ex. NH4 + d) Os MA tem nox +1 e os MAT +2. Ex. KCl, CaF2 e) Em geral: H, nox +1 (exceto nos hidretos metálicos, como NaH). Ex. H2O, H2SO4, NaHSO4 f) Em geral: O, nox -2 (exceto nos peróxidos, como H2O2,e superóxidos como KO2, ). Ex. H2SO4 EXERCÍCIO 1) Determine o estado de oxidação do enxofre em cada um dos seguintes compostos: • H2S� H = +1; S = -2 • S• S8 • SCl2 • Na2SO3 • SO42- 2) Nas reações abaixo, indique qual é o agente oxidante e o agente redutor. a) Zn (s) + 2H+ (aq) → Zn2+ (aq) + H2 (g) b) H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g) c) 2Cu2+(aq) + 2H O(l)→ 2Cu(s) + O (g) + 4H+ (aq)c) 2Cu2+(aq) + 2H2O(l)→ 2Cu(s) + O2(g) + 4H+ (aq) d) Cl2 (g) + 2Br- (aq) → 2Cl- (aq) + Br2 (l) e) Mn2+(aq) + MnO2(s) + 4H+(aq)→ 2Mn3+(aq) + 2H2O(l) f) 2Mn(OH)2 (s) → Mn (s) + MnO2 (s) + 2H2O (l) Balanceamento de equações de reações de redox Algumas vezes se consegue por tentativas, mas nem sempre. Procedimento sistemático divide as reações Procedimento sistemático divide as reações em dois grupos: Reações que ocorrem sem solvente; Reações que ocorrem em solução aquosa. REAÇÕES REDOX SEM SOLVENTE 1) Atribua nox para todos os átomos. 2) Determine quais átomos ganham/perdem elétrons e o número de elétrons envolvidos. 3) Se há mais de um átomo ganhando ou perdendo elétrons em uma fórmula unitária, determine o número total de elétrons perdidos ou recebidos por fórmula unitária.por fórmula unitária. 4) Iguale o ganho de elétrons pelo agente oxidante ao da perda de elétrons pelo agente redutor, colocando o coeficiente apropriado antes da fórmula de cada um, no lado esquerdo da equação. Continuação.... 5) Complete o balanceamento por tentativa. Inicialmente balanceie os átomos que ganharam ou perderam elétrons. Em segundo lugar, todos os outros átomos, à exceção do O e H. Em terceiro, os átomos de O e por último, os átomos de H.os átomos de H. VERIFIQUE QUE O NÚMERO DE ÁTOMOS DE CADA ELEMENTO É O MESMO EM AMBOS OS LADOS DA EQUAÇÃO. Exemplo: +4 -2 +1 +5 -2 +1 -2 +1 +1 +6 +2 +1 -1 +1 -2 MnO2(s) + KClO3(s) + KOH(s) → K2MnO4(s) + KCl(s) + H2O(l) Oxidação: Mn perde 2e- Redução: Cl ganha 6e- Etapas 3 e 4: 3 MnO (cada Mn 2e- x 3 = 6e- )Etapas 3 e 4: 3 MnO2 (cada Mn 2e- x 3 = 6e- ) Etapa 5: Balanceando os átomos Mn e Cl: 3 MnO2 : 3 K2MnO4 Outros átomos (exceto O e H): 6 KOH O: 3 H2O H: ok. Equação balanceada: 3 MnO2(s) + KClO3(s) + 6 KOH(s) → 3 K2MnO4(s) + KCl(s) + 3 H2O(l) +1 +3 -2 +1 +7 -2 +4 -2 +2 -2 +1 -2 +1 -2 H2C2O4 + KMnO4 → CO2 + MnO + K2O + H2O Oxidação: C perde 1e- Redução: Mn ganha 5e- Para igualar no. de e- : C perde 1e- x 2 átomos= 2e- x 5 Mn ganha 5e- = 5e- x 2 Equação balanceada: 5 H2C2O4 + 2 KMnO4 → 10 CO2 + 2 MnO + K2O + 5 H2O K2Cr2O7 + C6H12O6 → Cr2O3 + K2O + CO2 + H2O EXERCÍCIO Balancear a seguinte equação: K2Cr2O7 + C6H12O6 → Cr2O3 + K2O + CO2 + H2O +1 +6 -2 0 +1 -2 +3 -2 +1 -2 +4 -2 +1 -2 Oxidação: C perde 4e- Redução: Cr ganha 3e- Para igualar no. de e- : C perde 4e- x 6 átomos= 24e- Cr ganha 3e- x 2 átomos= 6e- x 4 4 K2Cr2O7 + C6H12O6 → 4 Cr2O3 + 4 K2O + 6 CO2 + 6 H2O Equação balanceada: REAÇÕES REDOX EM SOLUÇÃO AQUOSA • Para conseguir balancear pode ser necessário introduzir H2O, H + e OH-. • Dois métodos:• Dois métodos: a) Método do número de oxidação b) Método da semi-reação MÉTODO DO NÚMERO DE OXIDAÇÃO 1) Atribua nox para todos os átomos. 2) Determine quais átomos ganham/perdem elétrons e o número de elétrons envolvidos. 3) Se há mais de um átomo ganhando ou perdendo elétrons em uma fórmula unitária, determine o número total de elétrons perdidos ou recebidos por número total de elétrons perdidos ou recebidos por fórmula unitária. 4) Iguale o ganho de elétrons pelo agente oxidante ao da perde de elétrons pelo agente redutor, colocando o coeficiente apropriado antes da fórmula de cada um, no lado esquerdo da equação. 5) Balanceie os átomos que ganharam ou perderam elétrons, adicionando coeficientes apropriados à direita 6) Balanceie todos outros átomos, exceto O e H 7) Balanceie a carga (a soma das cargas iônicas) de modo que seja a mesma em ambos os lados, adicionando H+ ou OH- a- Solução ácida: adicionar H+ do lado deficiente em cargas positivas b- Solução básica: adicionar OH- do lado deficiente em cargas negativas 8) Balanceie os átomos de O, adcionando H2O do lado apropriado. Verifique o balanceamento dos H. Exemplo: Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ +6 -2 +2 +3 +3 Oxidação: Fe perde 1e- Redução: Cr ganha 3e- Para igualar no. de e- : Fe perde 1e- x 1 átomo= 1e- x 6 Cr ganha 3e- x 2 átomos= 6e- Solução ácida Cr ganha 3e x 2 átomos= 6e Equilibrando o no. de átomos: 2 Cr e 6 Fe do lado direito Carga total á esquerda: -2 + (6.2) = +10 Cargatotal á direita: (2.3) + (6.3) = +24 Adicionar H+ do lado esquerdo Equilibrando no. átomos de “O”: 7 do lado esquerdo Adicionar 7 H2O do lado direito Equação balanceada: Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+→ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O CrO42- + Fe(OH)2→ CrO2- + Fe(OH)3 Solução básica Oxidação: Fe perde 1e- Redução: Cr ganha 3e- +6 -2 +2 -2 +1 +3 -2 +3 -2 +1 Para igualar no. de e- : Fe perde 1e- x 1 átomo= 1e- x 3 Cr ganha 3e- x 1 átomo= 3e- Equilibrando o no. de átomos: 3 Fe do lado direito Equilibrando o no. de átomos: 3 Fe do lado direito . Carga total á esquerda: -2 Carga total á direita: -1 Adicionar OH- do lado direito No. átomos de “O”: 10 do lado esquerdo e 12 do lado direito Adicionar 2 H2O do lado esquerdo No. átomos de “H” já equilibrado. Equação balanceada: CrO42- + 3 Fe(OH)2 + 2 H2O → CrO2- + 3 Fe(OH)3 + OH- MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 EXERCÍCIO Balancear as seguintes equações: Solução ácida MnO4- + I- → MnO2 + IO3- Solução básica MÉTODO DA SEMI-REAÇÃO 1) Separar em 2 semi-reações 2) Balancear cada uma separadamente: a- balanceie todos os átomos (exceto O e H) b- balanceie os átomos de O, adicionando H2O do lado apropriado c- balanceie os átomos de H:c- balanceie os átomos de H: Solução ácida: adicionar H+ do lado deficiente em H Solução básica: adicionar uma molécula de H2O do lado deficiente de H mais um OH- do lado oposto para cada H necessário. d- balanceie a carga adicionando elétrons do lado deficiente em carga negativa. 3) Multiplicar cada semi-reação balanceada por um número apropriado a fim de balancear a perda de elétrons com o ganho de elétrons. Em seguida, somar as duas semi-reações. 4) Subtrair (cancelar) qualquer coisa que apareça dos dois lados (todos os elétrons devem desaparecer nesta etapa)devem desaparecer nesta etapa) Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ Exemplo: 1) Separar em 2 semi-reações Cr2O72- → Cr3+ Fe2+ → Fe3+ 2) Balancear cada uma separadamente: a- balanceie todos os átomos (exceto O e H) Solução ácida a- balanceie todos os átomos (exceto O e H) b- balanceie os átomos de O, adicionando H2O do lado apropriado Cr2O72- → 2 Cr3+ Fe2+ → Fe3+ Cr2O72- → 2 Cr3+ + 7 H2O c- balanceie os átomos de H: Solução ácida: adicionar H+ do lado deficiente em H d- balanceie a carga adicionando elétrons do lado 14 H+ + Cr2O72- → 2 Cr3+ + 7 H2O d- balanceie a carga adicionando elétrons do lado deficiente em carga negativa. 14 H+ + Cr2O72- + 6e- → 2 Cr3+ + 7 H2O Fe2+ → Fe3+ + e- 3) Multiplicar cada semi-reação balanceada por um número apropriado a fim de balancear a perda de elétrons com o ganho de elétrons. Em seguida, somar as duas semi-reações. 14 H+ + Cr2O72- + 6e-→ 2 Cr3+ + 7 H2O Fe2+ → Fe3+ + e- (X 6) 14 H+ + Cr2O72- + 6e- + 6 Fe2+ → 2 Cr3+ + 7 H2O + 6 Fe3+ + 6e- 4) Subtrair (cancelar) qualquer coisa que apareça dos dois lados (todos os elétrons devem desaparecer nesta etapa) 14 H+ + Cr2O72- + 6 Fe2+ → 2 Cr3+ + 7 H2O + 6 Fe3+ CrO42- + Fe(OH)2→ CrO2- + Fe(OH)3 Soluçãobásica 1) Separar em 2 semi-reações 2) Balancear cada uma separadamente: a- balanceie todos os átomos (exceto O e H) CrO42- → CrO2- Fe(OH)2→ Fe(OH)3 a- balanceie todos os átomos (exceto O e H) b- balanceie os átomos de O, adicionando H2O do lado apropriado CrO42- → CrO2- Fe(OH)2→ Fe(OH)3 CrO42- → CrO2- + 2 H2O Fe(OH)2→ Fe(OH)3H2O + c- balanceie os átomos de H: Solução básica: adicionar uma molécula de H2O do lado deficiente de H mais um OH- do lado oposto para cada H necessário até balancear. CrO42- → CrO2- + 2 H2O + 4 OH- - 4 H2O + d- balanceie a carga adicionando elétrons do lado deficiente em carga negativa. Fe(OH)2→ Fe(OH)3OH- + H2O + + H2O 4 H2O + CrO42- → CrO2- + 2 H2O + 4 OH-+ 3e- OH- + H2O + Fe(OH)2→ Fe(OH)3 + H2O + e- 3) Multiplicar cada semi-reação balanceada por um número apropriado a fim de balancear a perda de elétrons com o ganho de elétrons. Em seguida, somar as duas semi-reações. 4 H2O + CrO42- → CrO2- + 2 H2O + 4 OH-+ 3e- OH- + H2O + Fe(OH)2→ Fe(OH)3 + H2O + e- (X 3) CrO 2- + 3 Fe(OH) → + 7 H O + 3OH- + 3 e- 4) Subtrair (cancelar) qualquer coisa que apareça dos dois lados (todos os elétrons devem desaparecer nesta etapa) CrO42- + 3 Fe(OH)2 → CrO2- + 3 Fe(OH)3 + 4 OH- + 7 H2O + 3OH- + 5 H2O + 3 e- + 3 e- CrO42- + 3 Fe(OH)2 → CrO2- + 3 Fe(OH)3 + OH-+ 2 H2O EXERCÍCIO Balancear as seguintes equações: MnO4- + Cl- → Mn2+ + Cl2 Solução ácida SoluçãoMnO4- + I- → MnO2 + IO3- Solução básica EXERCÍCIOS SELECIONADOS DO CAP. 12 -RUSSELL
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