Faça o balanceamento das seguintes reações redox pelo método das semi-reações:
(b) (meio ácido)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de balanceamento de uma reação redox usando o método das semi-reações. O enunciado é o seguinte:
á
Aqui, a gente vai precisar entender o que são reações redox, identificar quais espécies estão sendo oxidadas e reduzidas, e aplicar o método das semi-reações para balancear a equação completa.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar quais elementos estão sofrendo oxidação e redução. Olhando para a reação:
  • O arsênio ( ) passa de para . Vamos ver como o estado de oxidação muda.
  • O nitrogênio ( ) passa de para . Também precisamos verificar a mudança no estado de oxidação.
Vamos calcular os estados de oxidação para identificar a oxidação e a redução.

Passo 3

Estado de oxidação do Arsênio (As):
Na :
  • Oxigênio (O) normalmente tem estado de -2.
  • Cada molécula tem 3 O, então total de -6 para o oxigênio.
  • A molécula é neutra, então 2 As + (-6) = 0 ⇒ Cada As tem +3.
Na :
  • Hidrogênio (H) tem +1.
  • Oxigênio (O) tem -2.
  • Existem 4 O: total -8.
  • A molécula é neutra, então 3 H (+3) + As + (-8) = 0 ⇒ As = +5.
Conclusão: O As passa de +3 para +5, ou seja, está sendo oxidado.

Passo 4

Estado de oxidação do Nitrogênio (N):
Na :
  • Oxigênio (O) tem -2.
  • Existem 3 O: total -6.
  • A carga total é -1.
  • Então, N + (-6) = -1 ⇒ N = +5.
Na :
  • Oxigênio (O) tem -2.
  • Existem 3 O: total -6.
  • A molécula é neutra, então 2 N + (-6) = 0 ⇒ Cada N = +3.
Conclusão: O N passa de +5 para +3, ou seja, está sendo reduzido.

Passo 5

Agora que identificamos as meias-reações:
  • Oxidação:
  • Redução:
Vamos balancear cada uma delas separadamente.

Passo 6

Balanceando a meia-reação de oxidação:
Passos:
  1. Balancear os elementos que não sejam H e O.
    Temos 2 As de cada lado:
  2. Balancear o oxigênio adicionando moléculas de água (H₂O).
    Contando O:
    • Esquerda: 3 O
    • Direita: 2 × 4 = 8 O
    Precisamos adicionar 5 H₂O à esquerda:
  3. Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺.
    Na esquerda temos 5 × 2 = 10 H provenientes da água.
    Na direita temos 2 × 3 = 6 H.
    Adicionamos 4 H⁺ à direita:
  4. Balancear a carga adicionando elétrons (e⁻).
    O lado direito tem carga +4 devido aos 4 H⁺.
    O lado esquerdo é neutro.
    Adicionamos 4 e⁻ à direita para equilibrar:

Passo 7

Balanceando a meia-reação de redução:
Passos:
  1. Balancear os elementos que não sejam H e O.
    Temos 1 N na esquerda e 2 N na direita. Multiplicamos a esquerda por 2:
  2. Balancear o oxigênio adicionando moléculas de água (H₂O).
    Contando O:
    • Esquerda: 2 × 3 = 6 O
    • Direita: 3 O
    Adicionamos 3 H₂O à direita:
  3. Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺.
    Na direita temos 3 × 2 = 6 H.
    Adicionamos 6 H⁺ à esquerda:
  4. Balancear a carga adicionando elétrons (e⁻).
    O lado esquerdo tem carga: 2 × (-1) + 6 × (+1) = 4+
    O lado direito é neutro.
    Adicionamos 4 e⁻ à esquerda para equilibrar:

Passo 8

Agora, vamos combinar as duas semi-reações. Precisamos que o número de elétrons seja igual nos dois processos para que se cancelem.
  • Meia-reação de oxidação: Perde 4 e⁻
  • Meia-reação de redução: Ganha 4 e⁻
Como já estão equilibrados, podemos somar diretamente:
Somando as duas:

Passo 9

Por fim, vamos simplificar a equação cancelando o que for possível. Observamos que temos 5 no lado esquerdo e 3 no lado direito. Subtraindo 3 de cada lado:

Resposta

A equação balanceada é:

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