Mostrar código-fonte de Balanceamento de equações químicas

{{Reciclagem|ciência=sim|data=maio de 2015}}
{{mais fontes|ciência=sim|data=outubro de 2009}}
[[File:Balancing_chemical_equation_-_formation_of_water.png|thumb|direita|Ilustração do balanceamento da equação de formação da [[Propriedades físico-químicas da água|água]]]]
O '''balanceamento de equações químicas''' consiste em ajustar os [[Estequiometria|coeficientes]] de modo que o número de átomos de cada elemento na [[equação química]] seja conservado. Isto é, o número de átomos de um determinado elemento é o mesmo no [[reagente]] e no produto.<ref name= balanceamento>{{citar web|url=https://brasilescola.uol.com.br/quimica/balanceamento-equacoes.htm|título=Balanceamento de Equações Químicas|data=|acessodata=21/04/2019|website=Brasil Escola|nome= Líria Alves}}</ref>

Para realizar tal processo podemos seguir a ordem de ajustar primeiro:metais, ametais, hidrogênio, oxigênio. Caso se algum desse já estiver equilibrado se passa para o proximo da lista.

== Métodos de balanceamento ==
=== Método das tentativas ===
Consiste na escolha de números arbitrários para os coeficientes. Assim, apesar de mais simples, pode se tornar a forma mais trabalhosa de balancear uma equação.<ref name= balanceamento/>

=== Método algébrico ===
Consiste em atribuir a cada coeficiente estequiométrico desconhecido uma variável. Em seguida, obriga-se que a proporção atômica seja respeitada, isto é, que o número de átomos de um elemento no produto seja igual ao número de átomos do mesmo elemento no produto. Assim, obtém-se um [[sistema linear]], que pode ser solucionado por diversos métodos como substituição ou escalonamento.<ref name= balanceamento/>

'''Exemplo:''' Balancear a seguinte equação pelo método algébrico.

:<ce> {NH4NO3} -> {N2O} + {H2O}</ce>

Primeiramente, atribui-se as variáveis <math>a</math>, <math>b</math> e <math>c</math> aos coeficientes desconhecidos:

:<ce> a{NH4NO3} -> b{N2O} + c{H2O}</ce>

Impõe-se, em seguida, a conservação do número de átomos de cada elemento. Como há três elementos, [[hidrogênio]], [[nitrogênio]] e [[oxigênio]], obter-se-á três equações, uma para cada elemento:

Uma para o hidrogênio:

:<math>4a=2c</math>;

Outra para o nitrogênio:

:<math>2a=2b</math>;

E uma terceira para o oxigênio:

:<math>3a=b+c</math>.

Essas equações equivalem ao seguinte [[sistema linear]]:

:<math>\begin{alignat}{7}
2a &&\; - \;&&  c  &&\; = \;&& 0 & \\
a &&\; - \;&& b  &&\; = \;&& 0 & \\
3a &&\; - \;&&  b &&\; - \;&& c  &&\; = \;&& 0 &
\end{alignat}</math>

Tal sistema pode ser resolvido por substituição ou [[Eliminação de Gauss|escalonamento de matrizes]]. Percebe-se que a soma da primeira e da segunda equação é equivalente à terceira. Isso implica que existem infinitas soluções para esse sistema, sendo necessário parametrizar a equação a partir de uma das variáveis, isto é, obter as duas primeiras variáveis como função da terceira.

Da primeira equação:

:<math>a={c \over 2}</math>

Combinando com a segunda:

:<math>a=b={c \over 2}</math>

Daí se obtém a tripla ordenada que é solução do problema:

:<math>S={(a,b,c)}={({c \over 2},{c \over 2},c)}</math>, <math>c\in \mathbb{R}</math>.

Para achar a solução com os menores inteiros, assume-se que <math>c=2</math> para simplificar como os denominadores das frações. Logo, a solução é <math>{(1,1,2)}</math> e a equação balanceada é:

:<ce> {NH4NO3} -> {N2O} + 2{H2O}</ce>

=== Método Oxi-Redução ===
Balancear uma equação nada mais é do que acertar seus coeficientes de forma que o número de átomos de cada elemento reagente seja igual ao número final nos produtos. Por exemplo, na reação,há 1 átomo de hidrogênio que vai reagir com 1 átomo de cloro, então, no produto final essas quantidades devem se manter.

Veja, agora, nesta outra reação:
Repare que, apesar do coeficiente do oxigênio ser 1, há dois átomos de O, pois temos O2. Há, portanto, nesta reação, 1 átomo de carbono e 2 átomos de oxigênio, que vão gerar o gás CO2, composto por 1 átomo de carbono e dois de oxigênio.

* Quando o coeficiente for 1, não é necessário colocá-lo. Nos exemplos acima eles só foram evidenciados para que vocês visualizassem melhor a quantidade de átomos dos elementos.

Há dois métodos para identificarmos os coeficientes das reações, o método das tentativas e o método da oxirredução.

Método das tentativas:

Como o próprio nome já diz, não há, neste método, nenhuma fórmula para determinar os coeficientes, pois eles serão encontrados por meio de tentativas. Porém, duas dicas práticas poderão ajudá-lo neste trabalho:

Como exemplo, vamos balancear a seguinte equação química, que representa a queima do álcool:

O carbono e o hidrogênio aparecem apenas uma vez no lado esquerdo e direito da reação. Vamos começar por um deles!
Se temos 2 átomos de carbono no lado dos reagentes (C2), teremos que ter 2 átomos de carbono no lado dos produtos, porém, há apenas 1. Neste caso, devemos multiplicar o carbono dos produtos por 2 (2CO2).

* Atenção: nunca devemos alterar o índice colocado do lado direito inferior do elemento (ex: O2), pois assim alteraríamos as características das substâncias.

Agora, vamos para o hidrogênio. No lado dos reagentes há 6 átomos, mas no lado dos produtos há apenas 2. Devemos, portanto, multiplicá-lo por 3 (3H2O).

Por fim, temos que conferir os átomos de oxigênio. Nos reagentes há 3 (1 do “C2H6O” e 2 do “O2”), mas nos produtos ficamos com sete (4 do “2CO2” e 3 do “3 H2O”). Neste caso, para não alterarmos mais os coeficientes do carbono e hidrogênio, teremos que multiplicar o O2 dos reagentes por 3. Sendo assim, ficamos com a equação devidamente balanceada. Confira!

Método da oxido-redução:

Normalmente, nas reações de oxido-redução, o método das tentativas não é prático. Por isso, utilizamos este outro método. Vejamos como ele funciona!

1. Primeiro devemos determinar o nox dos elementos na equação;
2. Depois, identificamos os elementos que sofreram oxidação e redução, encontrando a variação () de nox de cada um (ex.: se um elemento tinha nox +2 e passou para +4, sua variação será igual a 2).
3. Agora você deverá multiplicar o valor de cada variação encontrada pelo número de átomos dos elementos que sofreram a variação.
* Se os valores forem múltiplos (ex.: 9 e 6), devemos simplificá-los (9÷3, 6÷3).
4. O valor da variação total do elemento que sofreu oxidação deve ser transportado para onde houve redução e vice-versa.
* A substância que deve receber o coeficiente é aquela que possui o maior número de átomos que efetivamente se oxidaram ou reduziram.
5. Terminar o balanceamento pelo método da tentativa.

Vamos ver como isso funciona na prática? Vamos balancear a equação abaixo. Comece pelo nox dos elementos.

O nox do nitrogênio era +5 e diminuiu para +2, portanto, ele sofreu redução. Sua variação será de 3.

O nox do fósforo era 0 e aumentou para +5, portanto, ele foi oxidado. Sua variação será de 5.

Temos 1 átomo de N, então, 1 x 3 = 3 (variação total).

Temos 4 átomos de P, então, 4 x 5 = 20 (variação total).

Agora é só colocar a total do N na frente do P que tiver maior número de átomos e a total do P na frente do N que tiver maior número de átomos (como, neste caso, o N dos reagentes tem o mesmo número do N dos produtos, colocamos o coeficiente na frente dos dois). Teremos, então:

Agora que o mais difícil já foi feito, é só terminar o balanceamento pelo método das tentativas!
Se temos 12 P nos reagentes, devemos ter o mesmo nos produtos. Para isso, vamos colocar 12 na frente do H3PO4. Agora ficamos com 68 O nos produtos e 61 nos reagentes. Para igualar esses números basta que coloquemos o 8 na frente da água. Pronto, sua equação já está balanceada. Pode conferir!

== Conceitos importantes ==
* [[Oxidação]]: A '''oxidação''' pode ocorrer em três circunstâncias: quando se adiciona oxigênio à substância, quando uma substância perde hidrogênio ou quando a substância perde elétrons.
* [[Redução]]: A '''redução''', por sua vez, é o inverso e ocorre também de três maneiras: quando uma substância perde oxigênio, quando ganha hidrogênio ou quando ganha elétrons.
* [[Agente Redutor]]: '''Agente redutor '''é a espécie química que age causando a redução de algum elemento presente nos reagentes. O agente redutor é, portanto, a espécie que contém o elemento que perde elétrons, ou seja, que sofre oxidação.
* [[Agente Oxidante]]: '''Agente oxidante '''é a espécie química que age causando a oxidação de algum elemento presente nos reagentes. O agente oxidante é, portanto, a espécie que contém o elemento que recebe elétrons, ou seja, que sofre redução.

== Regra ==
* Calcular o [[nox]] dos elementos;
* Identificar o oxidante e o redutor;
* Calcular o nox do oxidante/redutor;
* Multiplicar o Δnox(diferença numérica do nox do reagente/produto) pelo número de elementos;
* Tomar o resultado anterior como coeficiente do oxidante/redutor, invertendo-os;
* Balancear os demais elementos pelo método das tentativas.

O balanceamento de equações químicas consiste em igualar o número de elementos do produto com os reagentes.

=== Exemplos ===
''a) PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl''

''Bi(+2) → Bi(+1): Oxidação/Agente Redutor Δnox  4 x 2 = 8''
''Cl(+1)→ Cl(-1): Redução/Agente Oxidante Δnox = 2 x 1 = 2''
''M.M.C. = 8

''b) 1 Bi2O3 + 4 NaClO + NaOH --> 4 NaCl + H2O + 2 NaBiO4''
''(M.M.C. dividido pelo número de eletrons ganhados ou perdidos na substancia analisada)

''E agora por tentativa'':

''c) 1 Bi2O3 + 4 NaClO + 2 NaOH → 4 NaCl + 1 H2O + 2 NaBiO4''


{{Referências}}
{{Portal3|Ciência|Química}}

[[Categoria:Reações químicas]]