Complete e balanceie as equações a seguir e identifique os agentes oxidantes e redutores: (e) MnO4^-(a q)+Br^-(a q) longrightarrow MnO2(s)+BrO3^-(a q) (basic solution)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde o permanganato de manganês ( MnO4^-) reage com brometo ( Br^-) para formar dióxido de manganês ( MnO2) e bromato ( BrO3^-) em meio básico. O que vamos precisar aqui é balancear essa equação redox em meio básico, identificando quem está oxidando e quem está reduzindo. Para isso, vamos usar o método das semi-reações, que ajuda a equilibrar reações de oxidação-redução.

Passo 2

Primeiro, vamos separar a reação em duas semi-reações: uma de oxidação e outra de redução. Para isso, precisamos identificar os estados de oxidação dos elementos que estão mudando.
  • No MnO4^-, o manganês (Mn) tem estado de oxidação +7.
  • No MnO2, o manganês tem estado de oxidação +4.
  • No Br^-, o bromo (Br) tem estado de oxidação -1.
  • No BrO3^-, o bromo tem estado de oxidação +5.
Vemos que o manganês vai de +7 para +4 (redução) e o bromo vai de -1 para +5 (oxidação).

Passo 3

Vamos escrever as semi-reações:
Redução do Mn:
MnO4^- MnO2
Oxidação do Br:
Br^- BrO3^-
Agora, vamos balancear cada uma separadamente.

Passo 4

Começando pela redução do Mn:
  1. Balancear os átomos de Mn:
    Já está balanceado: 1 Mn de cada lado.
  2. Balancear os átomos de O adicionando H2O:
    • À esquerda: 4 O
    • À direita: 2 O
    • Então, adicionamos 2 H2O à direita: MnO4^- MnO2 + 2H2O
  3. Balancear os hidrogênios adicionando íons OH^- (já que é meio básico):
    • À direita: 4 H de H2O
    • Adicionamos 4 OH^- à esquerda: MnO4^- + 4OH^- MnO2 + 2H2O
  4. Balancear as cargas adicionando elétrons:
    • À esquerda: -1 (de MnO4^-) + (-4) das OH^- = -5
    • À direita: 0 (de MnO2) + 0 (de H2O) = 0
    • Então, adicionamos 3 elétrons à esquerda para balancear: MnO4^- + 4OH^- + 3e^- MnO2 + 2H2O

Passo 5

Agora, vamos balancear a oxidação do Br:
  1. Balancear os átomos de Br:
    Já está balanceado: 1 Br de cada lado.
  2. Balancear os átomos de O adicionando H2O:
    • À esquerda: 0 O
    • À direita: 3 O
    • Adicionamos 3 H2O à esquerda: Br^- + 3H2O BrO3^-
  3. Balancear os hidrogênios adicionando íons OH^-:
    • À esquerda: 6 H de H2O
    • Adicionamos 6 OH^- à direita: Br^- + 3H2O BrO3^- + 6OH^-
  4. Balancear as cargas adicionando elétrons:
    • À esquerda: -1 (de Br^-)
    • À direita: -1 (de BrO3^-) + (-6) das OH^- = -7
    • Então, adicionamos 6 elétrons à direita para balancear: Br^- + 3H2O BrO3^- + 6OH^- + 6e^-

Passo 6

Agora, precisamos igualar o número de elétrons nas duas semi-reações para que eles se cancelem ao somar as equações. Na redução do Mn, temos 3 elétrons, e na oxidação do Br, 6 elétrons. Vamos multiplicar a semi-reação de redução por 2 para igualar os elétrons:
Redução do Mn (x2):
2MnO4^- + 8OH^- + 6e^- 2MnO2 + 4H2O
Oxidação do Br:
Br^- + 3H2O BrO3^- + 6OH^- + 6e^-

Passo 7

Agora, somamos as duas semi-reações:
&2MnO4^- + 8OH^- + 6e^- 2MnO2 + 4H2O &+ Br^- + 3H2O BrO3^- + 6OH^- + 6e^-
Os elétrons se cancelam:
2MnO4^- + 8OH^- + Br^- + 3H2O 2MnO2 + 4H2O + BrO3^- + 6OH^-

Passo 8

Vamos simplificar a equação, cancelando o que é possível. Temos 8 OH^- no lado esquerdo e 6 OH^- no lado direito. Subtraindo 6 OH^- de cada lado:
2MnO4^- + 2OH^- + Br^- + 3H2O 2MnO2 + 4H2O + BrO3^-
Também temos 3 H2O no lado esquerdo e 4 H2O no lado direito. Subtraindo 3 H2O de cada lado:
2MnO4^- + 2OH^- + Br^- 2MnO2 + H2O + BrO3^-

Passo 9

Prontinho! A equação está balanceada em meio básico. Agora, vamos identificar os agentes oxidantes e redutores.
  • Agente Oxidante: É a espécie que causa a oxidação do outro, ou seja, é reduzida. Aqui, o MnO4^- está sendo reduzido de +7 para +4, então ele é o agente oxidante.
  • Agente Redutor: É a espécie que causa a redução do outro, ou seja, é oxidada. O Br^- está sendo oxidado de -1 para +5, então ele é o agente redutor.

Resposta

A equação balanceada em meio básico é:
2MnO4^- + 2OH^- + Br^- 2MnO2 + H2O + BrO3^-
Agente Oxidante: MnO4^-
Agente Redutor: Br^-

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