- Passos
- Escreva a equação desequilibrada
- Rever coeficientes estequiométricos e subscritos
- Equilibre os átomos na menor proporção primeiro
- Equilíbrio por átomos de oxigênio
- Por fim, equilibre os átomos de hidrogênio
- Exemplos
- Exercícios
- Exercício 1
- Exercícios 2
- Exercício 3
- Exercício 4
- Referências
O balanceamento de tentativa e erro consiste em um método de tentativa e erro que visa garantir que a conservação da matéria seja cumprida em uma equação química para uma dada reação; isto é, para igualar o número de átomos dos reagentes e produtos. Assim, eles não desaparecerão ou criarão átomos do nada.
Dependendo da pressa, esta geralmente é uma operação divertida, reforçando o entendimento sobre coeficientes e índices estequiométricos. Embora possa não parecer, tentativa e erro envolve o domínio de muitos conceitos, aplicados quase inconscientemente àqueles que se interessam pela química.
Equilibrar uma equação química por tentativa e erro é como tentar nivelar uma gangorra no ar. Imagem de michael maggiore do Pixabay
Assim, o equilíbrio se assemelha ao esforço que seria feito para nivelar uma gangorra (ou gangorra), de modo que nenhuma das pontas caia para um lado enquanto a outra sobe. Uma escala também ilustra isso perfeitamente.
Como você tem experiência, esse equilíbrio pode até ser feito mentalmente, desde que a equação química não seja muito complicada. Um bad swing estraga completamente a interpretação de uma reação, por isso é essencial fazê-lo com calma para evitar erros alimentares.
Passos
Escreva a equação desequilibrada
Independentemente do objetivo do balanceamento, você deve sempre começar com a equação desbalanceada em mãos. Da mesma forma, é importante ter clareza sobre seus elementos. Suponha a seguinte equação química:
A + B → 3C + D
Onde as espécies A, B, C e D são moleculares. Essa equação não pode ser balanceada porque nada nos diz sobre seus átomos. Os átomos são equilibrados, não as moléculas.
Ambos A, B e D têm um coeficiente estequiométrico de 1, enquanto C de 3. Isso significa que 1 molécula ou mol de A reage com uma molécula ou mol de B, para produzir 3 moléculas ou moles de C e uma molécula ou mol de D. Quando mostramos os átomos, introduzimos os subscritos estequiométricos.
Rever coeficientes estequiométricos e subscritos
Agora suponha a seguinte equação:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Os subscritos estequiométricos nos dizem quantos átomos de cada elemento constituem uma molécula e são reconhecidos porque são os menores números no lado direito de um átomo. Por exemplo, CH 4 tem um átomo de carbono (embora o 1 não esteja listado) e quatro átomos de hidrogênio.
Equilibre os átomos na menor proporção primeiro
De acordo com a equação desequilibrada acima, o carbono é o átomo menor: ele é parte de um único reagente (CH 4) e um único produto (CO 2). Se você olhar para ele, há um átomo de C tanto no lado dos reagentes quanto nos produtos.
Equilíbrio por átomos de oxigênio
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Não podemos alterar os subscritos, mas apenas os coeficientes estequiométricos para equilibrar uma equação. Existem mais oxigênios no lado direito, então tentamos adicionar um coeficiente ao O 2:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 ou 3
Não queremos afetar o coeficiente de CO 2 porque isso desequilibraria os átomos de C. Em seguida, alteramos o coeficiente de H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 ou 4
Por fim, equilibre os átomos de hidrogênio
Depois de equilibrar os átomos de oxigênio, finalmente equilibramos os átomos de hidrogênio. Muitas vezes, eles são equilibrados por si mesmos no final.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
E assim a equação foi equilibrada por tentativa e erro. A ordem dessas etapas nem sempre é cumprida.
Exemplos
Equações balanceadas são mostradas abaixo para verificar se o número de seus átomos é igual em ambos os lados da seta:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Exercícios
Alguns exercícios propostos serão resolvidos a seguir. Em alguns deles, verá que às vezes é conveniente quebrar a ordem das etapas e equilibrar o átomo minoritário por último.
Exercício 1
Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 ou 4
É importante enfatizar que os coeficientes multiplicam os subscritos para nos dar o número total de átomos de um elemento. Por exemplo, 6N 2 nos dá um total de 12 N átomos.
O enxofre no início já está equilibrado, então continuamos com o oxigênio:
3 O 4 O
Somos forçados a alterar o coeficiente para SO 3 para equilibrar os oxigênios no lado esquerdo:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Agora estamos interessados em equilibrar os átomos de enxofre primeiro antes dos átomos de oxigênio:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 OU 6O
Observe que os átomos de oxigênio permaneceram equilibrados por si mesmos no final.
Exercícios 2
Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Os carbonos e oxigênios já estão equilibrados, não da mesma forma que os hidrogênios:
6H 2H
Tudo que temos que fazer é modificar o coeficiente de H 2 para ter mais hidrogênios à direita:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
E a equação está totalmente equilibrada.
Exercício 3
Equilibre por tentativa e erro a seguinte equação química:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Começamos a equilibrar o carbono novamente:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Observe que, desta vez, é mais fácil equilibrar os hidrogênios primeiro do que os oxigênios:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Agora, modificamos o coeficiente de O 2 para equilibrar os oxigênios:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
E a equação já está equilibrada.
Exercício 4
Finalmente, uma equação desafiadora será equilibrada por tentativa e erro:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NO
Nitrogênio e oxigênio já estão equilibrados, mas não hidrogênios:
2H 3H
Vamos tentar mudar o coeficiente de H 2 O e NH 3:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NO
6H 6H
3O O
2N 3N
Por tentativa e erro, variamos o coeficiente de NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
E agora os nitrogênios estão desequilibrados. Aqui é conveniente fazer uma mudança repentina: quintuplicar o coeficiente de N 2:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Assim, resta-nos brincar com os coeficientes de NH 3 e NO de forma que eles adicionem 10 nitrogênios e equilibrem os átomos de oxigênio e hidrogênio ao mesmo tempo. Vamos tentar esta pontuação:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
No entanto, os hidrogênios parecem muito desequilibrados. Portanto, vamos variar os coeficientes novamente:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Observe que agora o lado esquerdo tem o dobro do oxigênio e do hidrogênio. Neste ponto, basta dobrar o coeficiente de H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
E a equação está finalmente equilibrada.
Referências
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
- Quimica Organica. (sf). Balanceamento de equações químicas por tentativa e erro - exercícios resolvidos. Recuperado de: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Equação Química Balanceada: Definição e Exemplos. Estude. Recuperado de: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 de outubro de 2019). Como equilibrar equações químicas. Recuperado de: Thoughtco.com
- Guia de estudo. (11 de maio de 2019). Balanceamento experimental de reações químicas. Exercícios resolvidos. Recuperado de: quimicaencasa.com
- Universidade do Colorado em Boulder. (2019). Balanceamento de equações químicas. Recuperado de: phet.colorado.edu