Equilíbrio de Reações Redox

Como é que uma bateria fornece eletricidade para operar dispositivos móveis, porque é que um abacate cortado fica castanho ou o metal enferruja debaixo de água, estes processos são originados por tipos específicos de reações químicas que envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro. O átomo que perde elétrons é oxidado, enquanto o átomo que ganha elétrons é reduzido. Estas reações são chamadas de reações de oxidação-redução ou redox e são caracterizadas por alterações no estado de oxidação para um ou mais reagentes.

A interação entre o magnésio e o ácido clorídrico concentrado é um exemplo de uma reação redox. Aqui, o magnésio é oxidado a 2 íons de magnésio, e os prótons são reduzidos a gás de hidrogénio. As equações químicas simples podem ser facilmente equilibradas.

No entanto, como a maioria das equações redox são complexas, o número de elétrons perdidos e ganhos deve ser justificado. Ao equilibrar as equações redox, é essencial observar a lei de conservação da massa. A quantidade de cada elemento e qualquer ganho ou perda de elétrons deve estar equilibrada em ambos os lados da reação;assim, se um reagente é reduzido, outro deve ser oxidado.

O método das meias-reações é utilizado para equilibrar as equações redox com sucesso. Consideremos a reação de permanganato com oxalato. Para soluções ácidas aquosas, atribui-se os estados de oxidação e divide-se a reação na sua componente de semirreações.

Depois, equilibra-se cada semirreação omitindo o hidrogénio e o oxigénio. Aqui, o manganês já está equilibrado, mas o oxalato precisa de um coeficiente de dois;segundo, equilibra-se os átomos de oxigénio com a adição de moléculas de água;e terceiro, equilibram-se os átomos de hidrogénio adicionando prótons sempre que necessário. Equilibram-se as cargas adicionando elétrons.

Uma vez que o manganês é reduzido, são adicionados cinco elétrons no lado do reagente. Em contrapartida, o oxalato é oxidado;assim, são adicionados dois elétrons no lado do produto. Multiplicam-se as semirreações por um número inteiro por isso o número de elétrons adicionados é igual.

Por último, acrescentam-se e simplificam-se as meias-reações equilibradas Cancelando as espécies em ambos os lados para obter uma reação redox equilibrada. Para soluções aquosas básicas, o procedimento é semelhante, mas inclui um passo adicional. Aqui, é adicionado um número igual de íons de hidroxilo a ambos os lados da reação para neutralizar os prótons antes de somar as semirreações equilibradas.