As equações químicas completas abaixo representam reações de oxirredução. Faça o balanceamento dessas equações usando o método de oxirredução. Indique o elemento que sofre oxidação, o elemento que sofre redução, o agente oxidante e o agente redutor.
(b)

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma equação química de uma reação de oxirredução e precisamos balanceá-la usando o método de oxirredução. Além disso, precisamos identificar qual elemento está sendo oxidado, qual está sendo reduzido, e também quais são os agentes oxidante e redutor na reação.
Conteúdo da matéria: Reações de oxirredução (ou redox), atribuição de estados de oxidação, balanceamento de equações químicas por esse método.
O que vamos precisar: Saber atribuir estados de oxidação, identificar processos de oxidação e redução, escrever as semi-reações, balancear massa e carga, e combinar as semi-reações balanceadas.

Passo 2

Primeiro, vamos atribuir estados de oxidação a todos os elementos na reação. Isso vai nos ajudar a identificar quem está perdendo elétrons (oxidação) e quem está ganhando elétrons (redução).
Vamos analisar cada composto na reação:
  • :
    • Oxigênio geralmente tem estado de -2.
    • Há 2 oxigênios: total de -4.
    • O composto é neutro, então o manganês (Mn) tem estado de +4.
  • :
    • Sódio (Na) tem estado de +1, há 2 átomos: total +2.
    • Carbono © no carbonato ( ) geralmente tem estado de +4.
    • Oxigênio: 3 átomos, cada um com -2: total -6.
    • O carbono tem estado de +4 para balancear a carga total de -2 do íon carbonato.
  • :
    • Oxigênio elementar tem estado de 0.
  • :
    • Oxigênio: 2 átomos, cada um com -2: total -4.
    • Carbono tem estado de +4 para balancear a carga total de 0.
  • :
    • Sódio (Na) tem estado de +1.
    • Oxigênio: 4 átomos, cada um com -2: total -8.
    • O manganês (Mn) precisa ter estado de +7 para balancear a carga total: +1 + (+7) + (-8) = 0.

Passo 3

Agora que temos os estados de oxidação, vamos identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos:
  • Manganês (Mn):
    • Vai de +4 em para +7 em .
    • Aumento do estado de oxidação = Oxidação.
  • Oxigênio (O):
    • Vai de -2 em e para 0 em e -2 em .
    • Alguns oxigênios estão sendo reduzidos enquanto outros são oxidando, mas costuma-se focar nos principais elementos envolvidos. Aqui, o manganês é o foco principal para a oxidação.
  • Carbono ©:
    • Vai de +4 em para +4 em .
    • Não há mudança no estado de oxidação do carbono, então ele não está sendo oxidado nem reduzido.
Portanto:
  • Elemento que sofre oxidação: Manganês (Mn).
  • Elemento que sofre redução: Não há redução evidente além do oxigênio, mas vamos focar no manganês como principal.
Agente oxidante: Espécie que causa a oxidação, ou seja, que aceita elétrons. Aqui, está atuando como agente oxidante.
Agente redutor: Espécie que causa a redução, ou seja, que doa elétrons. Aqui, está atuando como agente redutor.

Passo 4

Vamos agora escrever as semi-reações de oxidação e redução.
Semi-reação de oxidação (Mn):
Aqui, o manganês está passando de +4 para +7, perdendo 3 elétrons.
Semi-reação de redução (O₂):
O oxigênio molecular está ganhando elétrons para formar ��ons oxigênio.

Passo 5

Agora, precisamos balancear as semi-reações para massa e carga.
Balanceando a semi-reação de oxidação:
  • Balancear oxigênio adicionando água ou íons hidroxila, dependendo do meio. Supondo que a reação ocorre em meio básico (pois usamos ), adicionamos água e íons hidroxila.
  • Balancear a carga adicionando elétrons:
Balanceando a semi-reação de redução:
No meio básico, adicionamos íons hidroxila para balancear a carga:

Passo 6

Agora, vamos igualar o número de elétrons nas duas semi-reações para que eles se cancelem quando somarmos as duas reações.
  • A semi-reação de oxidação tem 3 elétrons.
  • A semi-reação de redução tem 4 elétrons.
O menor múltiplo comum entre 3 e 4 é 12. Então, multiplicamos a semi-reação de oxidação por 4 e a de redução por 3:
Oxidação:
Redução:

Passo 7

Vamos somar as duas semi-reações:
Os 12 elétrons se cancelam:
Agora, simplificamos os termos que aparecem em ambos os lados:
  • Subtraímos 4 de ambos os lados:
  • Subtraímos 8 de ambos os lados:

Passo 8

Finalmente, vamos ajustar os outros reagentes e produtos para completar a equação balanceada. Observando a reação inicial e os produtos desejados:
  • Incluímos e conforme os estados de oxidação e os compostos formados.
A equação balanceada final fica:

Resposta

A equação balanceada usando o método de oxirredução é:
Elemento que sofre oxidação: Manganês (Mn) de +4 para +7.
Elemento que sofre redução: Oxigênio (O) no de 0 para -2.
Agente oxidante: Oxigênio molecular ( ).
Agente redutor: Dióxido de manganês ( ).

Exercícios relacionados

Para cada reação química, indique o número de oxidação de cada elemento e verifique se é ou não um processo de oxirredução. Caso se trate de um processo de oxirredução, indique o elemento que sofre oxidação (indicar número de elétrons envolvidos), o elemento que sofre redução (indicar número de elétrons envolvidos), o agente oxidante e o agente redutor.
(f)
Para cada reação química, indique o número de oxidação de cada elemento e verifique se é ou não um processo de oxirredução. Caso se trate de um processo de oxirredução, indique o elemento que sofre oxidação (indicar número de elétrons envolvidos), o elemento que sofre redução (indicar número de elétrons envolvidos), o agente oxidante e o agente redutor.
(g)
Determine o número de oxidação (nox) de cada elemento químico:
(l)
Para cada reação química, indique o número de oxidação de cada elemento e verifique se é ou não um processo de oxirredução. Caso se trate de um processo de oxirredução, indique o elemento que sofre oxidação (indicar número de elétrons envolvidos), o elemento que sofre redução (indicar número de elétrons envolvidos), o agente oxidante e o agente redutor.
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