Balanceamento de equações

O balanceamento de reações é um método utilizado em diversas áreas da Química para determinar a quantidade de matéria de cada uma das substâncias participantes da reação, bem como estabelecer as proporções existentes entre os componentes.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Princípios usados para o balanceamento de equações
• 2 - Métodos de balanceamento
  • • Balanceamento por tentativa
  • • Balanceamento por oxirredução
  • • Balanceamento pelo método algébrico
• 3 - Exercícios resolvidos

Princípios usados para o balanceamento de equações

A lei de conservação das massas, proposta pelo químico francês Antoine Lavoisier, é o fundamento por trás do balanceamento das equações químicas. Durante uma reação química, os átomos participantes não são criados nem destruídos, eles apenas sofrem um rearranjo quando passam de reagentes para produtos.

Por esse motivo, dizemos que a quantidade de átomos antes da reação (reagentes) deve ser igual ao número de átomos no final (produtos), respeitando a Lei de Lavoisier. Quando isso ocorre, a equação química está balanceada.

Métodos de balanceamento

• Balanceamento por tentativa

Esse método consiste na escolha arbitrária dos coeficientes estequiométricos até que se igualem as quantidades dos átomos de reagentes e produtos.

Para esse método, podemos seguir um roteiro que pode facilitar o balanceamento. Começamos acertando os coeficientes dos metais; depois, dos ametais; em seguida, o hidrogênio e, por último, o oxigênio.

Vamos aos exemplos:

1) Mg + HCl → MgCl₂ + H₂

Seguindo a regra proposta acima, iniciaremos o balanceamento pelo Mg. Note que sua quantidade, tanto nos reagentes quando nos produtos, é 1. Em seguida, a quantidade de cloro nos reagentes é 1 e, nos produtos, é 2. Então devemos multiplicar o HCl por 2 para igualar as quantidades.

Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂

Em relação ao hidrogênio, quando adicionamos o coeficiente ao HCl, acabamos balanceando as quantidades de átomos de hidrogênio, ficando com 2 em cada membro. A equação fica corretamente balanceada da seguinte forma: Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂.

2) Al₂O₃ + HCl → AlCl₃ + H₂O

Iniciamos o balanceamento pelo Al, multiplicando o AlCl₃ por 2 para igualar as quantidades.

Al₂O₃ + HCl → 2 AlCl₃ + H₂O

Em seguida, balancearemos o Cl. Note que temos apenas 1 cloro nos reagentes e 6 nos produtos. Para que fique balanceada a quantidade de Cl, devemos multiplicar o HCl por 6.

Al₂O₃ + 6 HCl → 2 AlCl₃ + H₂O

O próximo átomo a ser balanceado é o hidrogênio. Nos reagentes, temos 6 H e, nos produtos, 2 H. Atribuindo coeficiente 3 ao H₂O, teremos 6 H também no segundo membro. Com isso, a quantidade de oxigênio também ficará igual nos dois membros, e a equação devidamente balanceada é a seguinte:

Al₂O₃ + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H₂O

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• Balanceamento por oxirredução

Quando o balanceamento envolve reações de oxirredução, podemos usar a transferência de elétrons entre os componentes da equação para facilitar o processo de balanceamento. Para isso, devemos estabelecer a variação do número de oxidação (NOX) dos átomos.

Vamos ao exemplo:

KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

 

1º passo: Determinar o NOX.

2º passo: Determinar a variação do NOX (∆).

Nesse caso, o Mn sofreu redução, e o Cl sofreu oxidação do NOX.

Para calcular o ∆, multiplicamos o valor da variação pela maior atomicidade dos elementos destacados:

KMnO₄: ∆Nox = 5 .1 = 5

Cl₂: ∆Nox = 1 .2 = 2

Note que, ao escolher o elemento da oxidação, demos preferência para o Cl₂, pois possui maior atomicidade.

3º passo: Inverter os valores do ∆.

Como em uma reação de oxirredução a quantidade de elétrons perdidos e ganhados são iguais, a inversão dos valores do ∆ determina a proporção das substâncias que se oxidaram e se reduziram durante o processo. Portanto, o ∆NOX = 5 será o coeficiente do Cl₂, e o ∆NOX = 2 será o coeficiente do KMnO₄:

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

4º passo: Completar o balanceamento por tentativa.

Após determinar o coeficiente de dois componentes da reação, finalizamos o balanceamento pelo método de tentativas:

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

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• Balanceamento pelo método algébrico

No método algébrico, utilizamos equações matemáticas para auxiliar no processo de balanceamento das reações químicas. A resolução desss equações indica o coeficiente a ser utilizado no balanceamento.

Para balancear a seguinte reação, adotaremos alguns passos:

P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄

1º passo: Atribuir coeficientes algébricos para cada substância.

aP₂O₅ + bH₂O → cH₃PO₄

2º passo: Encontrar as equações para cada elemento.

Para o fósforo, há 2 átomos nos reagentes, que correspondem ao coeficiente algébrico “a”, e 1 átomo no produto, correspondente ao coeficiente algébrico “c”. Logo, a primeira expressão ficará:

2a = c

Em relação ao oxigênio, há 5 átomos, correspondentes ao coeficiente “a”; 1 átomo, correspondente ao coeficiente algébrico “b”, e, nos produtos, 4 átomos, referentes ao coeficiente algébrico “c”. A expressão ficará assim:

5a + b = 4c

E por último, em relação ao hidrogênio, temos 2 átomos, correspondentes ao coeficiente “b”, e 3 átomos nos produtos, correspondentes ao coeficiente algébrico “c”. A última equação é a seguinte:

2b = 3c

Para resolver as equações, devemos atribuir um valor qualquer para um dos coeficientes. Determinando a =1, teremos o seguinte:

2a = c
2 . 1 = c
c = 2

e

2b = 3c
2b = 3 . 2
2b = 6

b = 3

Substituindo os coeficientes algébricos encontrados, temos a equação balanceada corretamente:

1 P₂O₅ + 3 H₂O → 2 H₃PO₄

Exercícios resolvidos

QUESTÃO 1 (Esal/MG)

A equação química:

2 Mg(OH)₂ + x HCl → 2 MgCl₂ + 4 H₂O

fica estequiometricamente correta se x for igual a:

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

e) 5

Resolução:

Letra D.

Podemos resolver esse exercício igualando as quantidades do hidrogênio ou do cloro. Para o hidrogênio, do lado dos produtos, temos um total de 8 átomos (4 H₂O). Para balancear essa quantidade, devemos multiplicar por 4 o reagente HCl, uma vez que já temos 4 átomos de hidrogênio no outro reagente (2 Mg(OH)₂).

Ou ainda, para balancear a equação, podemos utilizar o cloro, que tem um total de 4 átomos nos produtos (2 MgCl₂). Para que a equação fique corretamente balanceada, devemos atribuir 4 ao valor de x.

QUESTÃO 2 (Unip)

A soma dos menores coeficientes inteiros que balanceiam a equação

Cl₂ + NH₃ →N₂H₄ + NH₄Cl é:

a) 4

b) 15

c) 21

d) 8

e) 6

Resolução:

Letra D.

Iniciando o balanceamento pelo cloro, observamos que temos 2 átomos nos reagentes e apenas 1 no lado dos produtos. Ao multiplicar o NH₄Cl por 2, igualamos essas quantidades.

Cl₂ + NH₃ →N₂H₄ + 2 NH₄Cl

Em relação ao nitrogênio, nos produtos, temos um total de 4 átomos, portanto devemos multiplicar por 4 para igualar a quantidade de átomos nos dois membros.

Cl₂ + 4 NH₃ →N₂H₄ + 2 NH₄Cl

Restou apenas o hidrogênio, que já está balanceado com os coeficientes escolhidos nos outros passos (12 átomos de hidrogênio em cada membro).

Somando os coeficientes que balanceiam a equação: 1 + 4 + 1 + 2 = 8.  

 

Por Victor Ricardo Ferreira
Professor de Química