Lavoisier pesou com rigor os reagentes e os produtos das suas experiências e concluiu algo que hoje parece evidente: a massa total não muda. Nenhum átomo aparece ou desaparece numa reação química, apenas se reorganiza em outras substâncias. Essa lei é a razão última de balancearmos equações: um coeficiente mal escolhido estaria afirmando que átomos foram criados ou destruídos do nada.
Antes de balancear, é preciso saber que houve mesmo uma reação química. As evidências mais comuns são: mudança de cor, liberação de gás (bolhas), formação de um sólido (precipitado), liberação de luz ou de calor e mudança de cheiro. Nenhuma delas prova sozinha, mas juntas indicam que surgiram substâncias novas.
A conservação da massa e o que não se pode alterar
Se você queimar $10\ \text{g}$ de palha de aço dentro de um balão fechado sobre uma balança, o ponteiro não se mexe durante a combustão. Se fizer isso num prato aberto, o resíduo final pesa mais de $10\ \text{g}$. Será que apareceu matéria do nada?
Pratica★☆☆Por começar
Conte os átomos de cada elemento de ambos os lados da equação $\text{CH}4 + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + \text{H}2\text{O}$, tal como está escrita. A figura a…
Conte os átomos de cada elemento de ambos os lados da equação $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, tal como está escrita. A figura a mostra com o modelo de partículas:
Justifique se está balanceada ou não. Se não estiver, indique quais elementos não estão equilibrados.
A camada fina que protege do ar as peças de alumínio de um avião é de óxido de alumínio. A figura mostra as partículas envolvidas: Verifique, contando os átomos de cada…
A camada fina que protege do ar as peças de alumínio de um avião é de óxido de alumínio. A figura mostra as partículas envolvidas:
Verifique, contando os átomos de cada elemento de ambos os lados, se esta equação está balanceada: $4\ \text{Al} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Al}_2\text{O}_3$.
O método de tentativas: um procedimento, não um golpe de sorte
Balancear «de cabeça» funciona em equações simples, mas com três ou quatro substâncias convém seguir uma ordem para não ficar voltando atrás o tempo todo.
Há também o balanceamento algébrico: você chama os coeficientes de $a$, $b$, $c$, $d$, escreve uma equação para cada elemento (átomos à esquerda = átomos à direita) e resolve o sistema. É útil em equações difíceis, mas para as deste apartado o método das tentativas basta.
Pratica★☆☆Por começar
O ácido clorídrico é obtido industrialmente fazendo reagir hidrogênio e cloro gasosos. Balanceie a equação: $\text{H}2 + \text{Cl}2 \rightarrow \text{HCl}$.
O ácido clorídrico é obtido industrialmente fazendo reagir hidrogênio e cloro gasosos. Balanceie a equação: $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl}$.
O cálcio metálico reage com o oxigênio do ar e forma óxido de cálcio, a cal viva. Balanceie a equação: $\text{Ca} + \text{O}2 \rightarrow \text{CaO}$.
O cálcio metálico reage com o oxigênio do ar e forma óxido de cálcio, a cal viva. Balanceie a equação: $\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO}$.
O catalisador dos carros acaba de queimar o monóxido de carbono, um gás muito tóxico, transformando-o em dióxido de carbono. Balanceie a equação:…
O catalisador dos carros acaba de queimar o monóxido de carbono, um gás muito tóxico, transformando-o em dióxido de carbono. Balanceie a equação: $\text{CO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$.
O sódio é um metal macio que reage violentamente com o cloro e forma sal de cozinha. Balanceie a equação: $\text{Na} + \text{Cl}2 \rightarrow \text{NaCl}$.
O sódio é um metal macio que reage violentamente com o cloro e forma sal de cozinha. Balanceie a equação: $\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{NaCl}$.
Na eletrólise da água, a corrente elétrica a decompõe em hidrogênio e oxigênio gasosos. Balanceie a equação: $\text{H}2\text{O} \rightarrow \text{H}2 + \text{O}2$.
Na eletrólise da água, a corrente elétrica a decompõe em hidrogênio e oxigênio gasosos. Balanceie a equação: $\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2 + \text{O}_2$.
O dióxido de enxofre que sai de algumas chaminés se oxida na atmosfera a trióxido de enxofre, etapa prévia à formação das chuvas ácidas. Faça o balanceamento da equação:…
O dióxido de enxofre que sai de algumas chaminés se oxida na atmosfera a trióxido de enxofre, etapa prévia à formação das chuvas ácidas. Faça o balanceamento da equação: $\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_3$.
No laboratório pode-se obter oxigênio aquecendo clorato de potássio, que se decompõe em cloreto de potássio e oxigênio. Balanceie a equação:…
No laboratório pode-se obter oxigênio aquecendo clorato de potássio, que se decompõe em cloreto de potássio e oxigênio. Balanceie a equação: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$.
Os motores dos automóveis produzem monóxido de nitrogênio, $\text{NO}$, que ao sair para o ar se oxida e forma o dióxido de nitrogênio acastanhado dos episódios de…
Os motores dos automóveis produzem monóxido de nitrogênio, $\text{NO}$, que ao sair para o ar se oxida e forma o dióxido de nitrogênio acastanhado dos episódios de poluição. Faça o balanceamento da equação: $\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_2$.
O fósforo da cabeça dos palitos de fósforo queima com o oxigênio do ar e forma óxido de fósforo(V). Balanceie a equação:…
O fósforo da cabeça dos palitos de fósforo queima com o oxigênio do ar e forma óxido de fósforo(V). Balanceie a equação: $\text{P} + \text{O}_2 \rightarrow \text{P}_2\text{O}_5$.
Equações com várias substâncias: a ordem evita retrocessos
Quanto mais substâncias participam, mais fácil é desmanchar o que já estava feito. Seguir a ordem (metais, outros não metais, H, O) reduz os retrocessos.
Quando o próprio combustível já tem oxigênio na fórmula (como o etanol, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$), conte esse oxigênio junto com o dos reagentes: o $\text{O}_2$ só precisa fornecer o que falta para igualar o total dos produtos.
Pratica★★☆Por começar
Ao colocar um pedaço de alumínio em um tubo com ácido clorídrico, formam-se cloreto de alumínio dissolvido e bolhas de hidrogênio. Balanceie a equação:…
Ao colocar um pedaço de alumínio em um tubo com ácido clorídrico, formam-se cloreto de alumínio dissolvido e bolhas de hidrogênio. Balanceie a equação: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$.
Ao assar um bolo, o bicarbonato de sódio do fermento se decompõe com o calor em carbonato de sódio, água e o dióxido de carbono que faz a massa crescer. Faça o…
Ao assar um bolo, o bicarbonato de sódio do fermento se decompõe com o calor em carbonato de sódio, água e o dióxido de carbono que faz a massa crescer. Faça o balanceamento da equação: $\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.
As botijas de gás de camping contêm propano, $\text{C}3\text{H}8$, que queima com o oxigênio do ar e forma dióxido de carbono e vapor de água. A figura mostra as…
As botijas de gás de camping contêm propano, $\text{C}_3\text{H}_8$, que queima com o oxigênio do ar e forma dióxido de carbono e vapor de água. A figura mostra as moléculas envolvidas:
Balanceie por tentativas a equação: $\text{C}_3\text{H}_8 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Lembre-se de deixar o oxigênio para o fim.
O bioetanol que se mistura com a gasolina, $\text{C}2\text{H}6\text{O}$, queima formando dióxido de carbono e água. Faça o balanceamento da equação:…
O bioetanol que se mistura com a gasolina, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$, queima formando dióxido de carbono e água. Faça o balanceamento da equação: $\text{C}_2\text{H}_6\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Observe que o próprio combustível já tem oxigênio na sua fórmula.
Para soldar os trilhos do trem usa-se a reação de aluminotermia: pó de alumínio misturado com óxido de ferro(III) reage liberando tanto calor que o ferro formado fica…
Para soldar os trilhos do trem usa-se a reação de aluminotermia: pó de alumínio misturado com óxido de ferro(III) reage liberando tanto calor que o ferro formado fica fundido.
a) Balanceie a equação: $\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + \text{Fe}$.
b) Explique por que convém balancear primeiro o ferro e o alumínio e deixar o oxigênio para o fim.
Lavoisier e Priestley estudaram o oxigênio aquecendo óxido de mercúrio, um pó vermelho que se decompõe em mercúrio líquido e oxigênio gasoso. A figura mostra como são…
Lavoisier e Priestley estudaram o oxigênio aquecendo óxido de mercúrio, um pó vermelho que se decompõe em mercúrio líquido e oxigênio gasoso. A figura mostra como são formadas as partículas de cada substância:
a) Balanceie a equação: $\text{HgO} \rightarrow \text{Hg} + \text{O}_2$.
b) O mercúrio se escreve $\text{Hg}$ e não $\text{Hg}_2$, enquanto o oxigênio tem índice. Explique, com o modelo de partículas, a que se deve essa diferença.
O etano, $\text{C}2\text{H}6$, acompanha o metano no gás natural. a) Balanceie a sua combustão,…
O etano, $\text{C}_2\text{H}_6$, acompanha o metano no gás natural.
a) Balanceie a sua combustão, $\text{C}_2\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, mantendo por enquanto o coeficiente do etano igual a $1$: você verificará que o coeficiente do oxigênio fica fracionário.
b) Multiplique depois todos os coeficientes pelo número adequado para escrever a equação com os menores coeficientes inteiros possíveis.
As suas células «queimam» a glicose do sangue na respiração celular, obtendo energia e liberando dióxido de carbono e água. Balanceie a equação:…
As suas células «queimam» a glicose do sangue na respiração celular, obtendo energia e liberando dióxido de carbono e água. Balanceie a equação: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Verifique o resultado contando com cuidado os átomos de oxigênio de ambos os lados.
Os maçaricos oxiacetilênicos das oficinas queimam acetileno, $\text{C}2\text{H}2$, com oxigênio e atingem cerca de $3\,000\ \celsius$. a) Faça o balanceamento da…
Os maçaricos oxiacetilênicos das oficinas queimam acetileno, $\text{C}_2\text{H}_2$, com oxigênio e atingem cerca de $3\,000\ \celsius$.
a) Faça o balanceamento da combustão: $\text{C}_2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
b) Se ao balanceá-la você obteve uma fração, explique como se converte o balanceamento nos menores coeficientes inteiros e escreva a equação final.
Ao balancear a combustão do propano, um aluno escreveu: $2\ \text{C}3\text{H}8 + 10\ \text{O}2 \rightarrow 6\ \text{CO}2 + 8\ \text{H}2\text{O}$. a) Verifique, contando…
Ao balancear a combustão do propano, um aluno escreveu: $2\ \text{C}_3\text{H}_8 + 10\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 8\ \text{H}_2\text{O}$.
a) Verifique, contando átomos, que a equação dele respeita a conservação dos átomos.
b) Mesmo assim, o professor a marca como «a melhorar». Explique o que significa dizer que os coeficientes devem ser os menores números inteiros possíveis e reescreva a equação corretamente.
A equação em quantidade de matéria e a combustão de um hidrocarboneto
Esta leitura permite generalizar a combustão de qualquer hidrocarboneto $\text{C}_x\text{H}_y$.
Lida ao contrário, a mesma ideia permite deduzir uma fórmula desconhecida: se você conhece os produtos de uma combustão balanceada, conta quantos átomos de C e de H tinha o combustível. Por exemplo, em $2\ \text{X} + 9\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$ há $6$ C e $12$ H nos produtos, logo $3$ C e $6$ H em cada molécula de $\text{X}$ (o oxigênio confirma: $12 + 6 = 18 = 2 \times 9$).
Pratica★★★Por começar
Na combustão completa de um hidrocarboneto desconhecido $\text{X}$, a equação balanceada é:…
Na combustão completa de um hidrocarboneto desconhecido $\text{X}$, a equação balanceada é: $2\ \text{X} + 9\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$. A figura a representa com o modelo de partículas (uma molécula de cada tipo):
a) Deduza, contando os átomos de carbono e hidrogênio que devem aparecer nos produtos, a fórmula molecular de $\text{X}$.
b) Escreva a equação completa já com a fórmula encontrada.
A combustão completa de qualquer hidrocarboneto $\text{C}x\text{H}y$ segue o mesmo padrão. a) Escreva a equação geral balanceada em função de $x$ e $y$:…
A combustão completa de qualquer hidrocarboneto $\text{C}_x\text{H}_y$ segue o mesmo padrão.
a) Escreva a equação geral balanceada em função de $x$ e $y$: $\text{C}_x\text{H}_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)\ \text{O}_2 \rightarrow x\ \text{CO}_2 + \frac{y}{2}\ \text{H}_2\text{O}$, e justifique-a contando átomos.
b) Aplique-a para prever quantas moléculas de $\text{O}_2$ são necessárias para queimar uma molécula de heptano, $\text{C}_7\text{H}_{16}$, componente da gasolina, e verifique o resultado balanceando a equação de combustão dele.
Voltando ao início: na palha de aço, os átomos de ferro e de oxigênio se conservam; o que muda é só o seu agrupamento, e por isso a massa do sistema fechado não varia.
Vamos praticar! 8 exercícios de nível médio neste tema