Balanceamento por Oxirredução

1. Introdução ao Método da Oxirredução

No capítulo anterior, aprendemos o método da tentativa, que funciona bem para muitas reações.

Mas e se tivermos uma reação onde os elementos mudam de número de oxidação (Nox)?

Aí entra o método da oxirredução! Esse método é essencial para balancear equações onde há transferência de elétrons (oxidação e redução).

🔎 Lembrando...

• Oxidação: perda de elétrons → aumento do Nox.
• Redução: ganho de elétrons → diminuição do Nox.
• Agente oxidante: substância que contém o elemento que se reduz.
• Agente redutor: substância que contém o elemento que se oxida.

Agora, vamos aprender como aplicar isso ao balanceamento!

2. Passo a Passo do Método da Oxirredução

Para balancear uma equação usando o método da oxirredução, seguimos cinco passos.

Ao apenas ler os passos, é muito provável que você não entenda nada. 

Portanto, recomendo que você leia um passo e desça para ver ela funcionando na equação de exemplo: Fe + Cl₂ → FeCl₃.

Veja um passo, desça para ver no exemplo, suba para o próximo passo, ...

1️ Calcular os números de oxidação (Nox) de cada elemento

Para cada átomo na equação, identificamos o Nox. Relembrando algumas regras básicas:

• Elementos livres (sem estar em compostos) têm Nox = 0.
• Íons têm Nox igual à sua carga.
• Metais alcalinos sempre são +1 e metais alcalinoterrosos sempre são +2.
• O oxigênio geralmente tem Nox = -2 (exceto em peróxidos, superóxidos e OF₂).
• O hidrogênio tem Nox = +1 (exceto em hidretos metálicos, onde é -1).

2️ Identificar os elementos que sofreram oxidação e redução

• O elemento que aumentou o Nox sofreu oxidação.
• O elemento que diminuiu o Nox sofreu redução.

3️ Determinar o número de elétrons transferidos

Para fazer isso, você fará o seguinte cálculo:

(Nox maior - Nox menor) x (maior índice do elemento na equação).

Se um X elemento saiu de 0 para +4 na equação, você fará 4 - 0 = 4. 

Por exemplo, se nos reagentes o elemento aparece como X e nos produtos ele aparece como X₃, o maior índice é o 3, então você multiplica por 3. 

Nesse caso, o número de elétrons transferidos seria 4 x 3 = 12. 

Você faz isso para o elemento que oxidou e para o elemento que reduziu. 

Após calcular os dois números, se você puder simplificá-los, você deve simplificar para o menor número inteiro possível. 

4️ Inverter os resultados encontrados

O resultado do número de elétrons encontrado na oxidação será utilizado para balancear os elementos da redução.

Da mesma maneira, o resultado do número de elétrons encontrado na redução será utilizado para balancear os elementos da oxidação.

Na dúvida para escolher se você colocará o número de elétrons transferidos no elemento dos reagentes ou dos produtos, escolha o de maior índice!

5️ Finalizar o balanceamento por tentativa

Aqui é só utilizar o que já aprendemos anteriormente. 

Exemplo 1: 

Fe + Cl₂ → FeCl₃.

1️ Calculando o Nox de cada elemento:

Fe⁰ + Cl₂⁰ → Fe³⁺ + Cl₃⁻

2️ Quem oxidou e quem reduziu:

Oxidação: Fe, de 0 para +3.

Redução: Cl, de 0 para -1.

3️ Cálculo do número de elétrons transferido:

OXIDAÇÃO:

(Nox maior - Nox menor) x (maior índice do elemento na equação).

O maior índice do Ferro é 1, tanto no reagente quanto no produto. 

Portanto: (3 - 0) x 1 = 3 x 1 = 3.

REDUÇÃO:

(Nox maior - Nox menor) x (maior índice do elemento na equação).

O índice do Cl no reagente é 2 e no produto é 3, então usaremos o 3.

Portanto: (0 - (-1)) x 3 = 1 x 3 = 3.

Se os dois são divisíveis por 3, vamos simplificar. Lembre-se de conferir isso sempre.  

Portanto, o número de elétrons transferidos na oxidação é 3/3 = 1 e o número na redução é 3/3 = 1 também.

4️ Inversão dos resultados

O número de elétrons transferido na oxidação foi 1. Usaremos esse 1 para balancear o elemento que reduziu (invertemos o resultado).

Nesse caso, o elemento que reduziu foi o cloro (Cl). Colocaremos o 1 nos produtos, pois o Cl dos produtos tem um índice maior (3 > 2).

Fe + Cl₂ → 1 FeCl₃.

O número de elétrons transferido na redução foi 1. Usaremos esse 1 para balancear o elemento que oxidou (invertemos o resultado).

Nesse caso, o elemento que oxidou foi o ferro (Fe).

Colocaremos o 1 nos reagentes, pois os dois lados possuem o mesmo índice e o dos produtos já está balanceado. 

1 Fe + Cl₂ → 1 FeCl₃.

5️ Tentativa

1 Fe + Cl₂ → 1 FeCl₃.

Se temos 2 Cl nos reagentes e 3 Cl nos produtos, falta multiplicar o Cl₂ por 3/2, encontrando 1 Fe + 3/2 Cl₂ → 1 FeCl₃. 

Como não podemos deixar frações, multiplicamos tudo por 2.

Equação balanceada: 2 Fe + 3 Cl₂ → 2 FeCl₃. 

3. Exemplos Resolvidos

Método entendido, então vamos treinar em mais exemplos.

Exemplo 2: Reação mais complexa

Vamos agora balancear uma reação onde temos oxigênio envolvido:

Bi₂O₃ + NaClO + NaOH → NaBiO₃ + NaCl + H₂O

1️ Calculando o Nox de cada elemento:

(Bi³⁺)₂(O₃²⁻)₃ + Na⁺Cl⁻ + O₂²⁻ + Na⁺OH⁻ → Na⁺Bi⁵⁺(O₃⁻)₃ + Na⁺Cl⁻ + H₂O

2️ Quem oxidou e quem reduziu:

Oxidação: Bi, de 3+ para 5+.

Redução: Cl, de 1+ para 1-.

3️ Cálculo do número de elétrons transferido:

OXIDAÇÃO:

(Nox maior - Nox menor) x (maior índice do elemento na equação).

O maior índice do Bismuto é 2, nos reagentes.

Portanto: (5 - 3) x 2 = 2 x 2 = 4.

REDUÇÃO:

(Nox maior - Nox menor) x (maior índice do elemento na equação).

O índice do Cl é 1 nos reagentes e nos produtos. 

Portanto: (1 - (-1)) x 1 = 2 x 1 = 2.

Se os dois são divisíveis por 2, vamos simplificar. Lembre-se de conferir isso sempre.  

Portanto, o número de elétrons transferidos na oxidação é 4/2 = 2 e o número na redução é 2/2 = 1.

4️ Inversão dos resultados

O número de elétrons transferido na oxidação foi 2. Usaremos esse 2 para balancear o elemento que reduziu (invertemos o resultado).

Nesse caso, o elemento que reduziu foi o cloro (Cl). Colocaremos o 2 nos dois lados, pois só existe Cl em uma molécula em cada lado e o índice é o mesmo.

Bi₂O₃ + 2 NaClO + NaOH → NaBiO₃ + 2 NaCl + H₂O

O número de elétrons transferido na redução foi 1. Usaremos esse 1 para balancear o elemento que oxidou (invertemos o resultado).

Nesse caso, o elemento que oxidou foi o bismuto (Bi).

Colocaremos o 1 nos reagentes, pois o índice é maior (2 > 1).

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + NaOH → NaBiO₃ + 2 NaCl + H₂O

5️ Tentativa

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + NaOH → NaBiO₃ + 2 NaCl + H₂O

Se temos dois bismutos nos reagentes, precisamos de 2 nos produtos. Multiplicamos NaBiO₃ por 2. 

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + NaOH → 2 NaBiO₃ + 2 NaCl + H₂O

Temos 4 Na nos produtos. Nos reagentes, temos 2 na molécula NaClO e os outros 2 precisam vir da molécula NaOH. Para isso, vamos multiplica-la por 2.

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + 2 NaOH → 2 NaBiO₃ + 2 NaCl + H₂O

Vamos para o hidrogênio e deixar o oxigênio para conferirmos se acertamos.

Temos 2 hidrogênios nos reagentes, então precisamos multiplicar por 1 o H₂O dos produtos.

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + 2 NaOH → 2 NaBiO₃ + 2 NaCl + 1 H₂O

Conferindo oxigênios: 3 + 2 + 2 = 7 nos reagentes. 6 + 0 + 1 = 7 nos produtos. Balanceamento está certo!

1 Bi₂O₃ + 2 NaClO + 2 NaOH → 2 NaBiO₃ + 2 NaCl + 1 H₂O

4. Exercícios para Fixação

Agora é a sua vez! Balanceie as equações a seguir pelo método da oxirredução:

1️⃣ Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

2️⃣ KMnO₄ + HCl → MnCl₂ + KCl + Cl₂ + H₂O

3️⃣ Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

📌 Dica: Siga os 5 passos e utilize o método da multiplicação cruzada para igualar os elétrons.

Gabarito

1️⃣ Cu + 4 HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O

2️⃣ 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 2 KCl + 5 Cl₂ + 8 H₂O

3️⃣ Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂