Balanceie as seguintes equações simplificadas, usando as meias-reações de oxidação e redução. Todas as reações ocorrem em solução básica. Identifique o agente oxidante e o agente redutor em cada reação.
P4(s) longrightarrow H2 PO2^-(aq)+PH3(aq)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de balanceamento de equações usando as meias-reações de oxidação e redução. A gente vai trabalhar com reações em solução básica. Precisamos identificar quais são os agentes oxidante e redutor nessa reação. A equação que vamos balancear é:
P4(s) longrightarrow H2 PO2^-(aq) + PH3(aq)

Passo 2

Primeiro, vamos separar a reação em duas meias-reações: uma de oxidação e outra de redução. A meias-reações ajudam a visualizar como os elétrons são transferidos entre as espécies químicas.

Passo 3

Observando a reação, o fósforo ( ) está passando de para dois produtos diferentes: e . Isso significa que o fósforo está sendo oxidado em um produto e reduzido no outro.

Passo 4

Vamos determinar os estados de oxidação do fósforo nos reagentes e nos produtos.
  • No 2(+1) + x + 2(-2) = -1 Rightarrow 2 + x - 4 = -1 Rightarrow x = +1 , o fósforo está no estado de oxidação 0.
  • No x + 3(+1) = 0 Rightarrow x = -3 :
    • Hidrogênio ( ) tem oxidação +1.
    • Oxigênio ( ) tem oxidação -2.
    Montando a conta:
    Então, o fósforo está no estado de oxidação +1.
  • No :
    • Hidrogênio ( ) tem oxidação +1.
    Montando a conta:
    Então, o fósforo está no estado de oxidação -3.

Passo 5

Agora, escrevemos as meias-reações de oxidação e redução.
  • Oxidação: O fósforo vai de 0 a +1.
    P4 H2PO2^-
  • Redução: O fósforo vai de 0 a -3.
    P4 PH3

Passo 6

Vamos balancear cada meias-reação individualmente, começando pela redução.
Meia-reação de Redução:
P4 PH3
Primeiro, balanceamos o fósforo:
P4 4,PH3
Agora, balanceamos os hidrogênios adicionando P4 + 6,H2O 4,PH3 :
P4 + 6,H2O + 12,e^- 4,PH3
Em seguida, balanceamos os elétrons para a redução:
P4 H2PO2^-
Meia-reação de Oxidação:
P4 4,H2PO2^-
Balanceamos o fósforo:
P4 + 8,H2O 4,H2PO2^-
Balanceamos os átomos de oxigênio adicionando P4 + 8,H2O 4,H2PO2^- + 16,OH^- :
P4 + 8,H2O 4,H2PO2^- + 16,OH^- + 12,e^-
Depois, balanceamos os hidrogênios adicionando :
Por fim, balanceamos os elétrons para a oxidação:

Passo 7

Agora, igualamos os elétrons das duas meias-reações para que se cancelem.
Multiplicamos a meias-reação de redução por 1 e a de oxidação por 1 (já que ambas têm 12 elétrons):
Redução: & P4 + 6,H2O + 12,e^- 4,PH3 Oxidação: & P4 + 8,H2O 4,H2PO2^- + 16,OH^- + 12,e^- çãçã
Somando as duas meias-reações:
2,P4 + 14,H2O 4,PH3 + 4,H2PO2^- + 16,OH^-

Passo 8

Por fim, simplificamos a equação se possível. Observamos que não há termos que possam ser cancelados, então a equação balanceada final em meio básico é:
2,P4 + 14,H2O 4,PH3 + 4,H2PO2^- + 16,OH^-

Resposta

A equação balanceada em meio básico é:
2,P4 + 14,H2O 4,PH3 + 4,H2PO2^- + 16,OH^-
O agente oxidante é e o agente redutor é .

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