Equação global de uma reação química: como fazer o balanceamento

Para começar a estudar o que é equação global, precisamos entender o que significam as reações químicas. Vamos lá?

O que são as reações químicas?

As substâncias podem combinar-se entre si e com outras substâncias, originando novas substâncias através das reações químicas. Nas reações, os átomos trocam de lugar, por meio das quebras em algumas ligações. Assim, formam-se novas substâncias com novas ligações. Perceba que, nas reações químicas, não há criação ou destruição dos átomos ou das moléculas, mas sim um rearranjo entre esses elementos.

Por mais que a gente não perceba, ou não esteja atento, as reações químicas ocorrem todos os dias em nossas atividades. Podemos identificá-las por meio da observação de certos fenômenos como a mudança de coloração dos produtos e das substâncias.

Temos também como exemplo a liberação de energia na forma de calor e de luz, a formação de gases, a formação de um precipitado e as mudanças de cheiro/aroma ou gosto.

Equação global das reações químicas

Quando representamos uma reação química, estamos escrevendo sua equação química. Ou seja, na equação química identificamos os elementos que irão participar da reação química.

Além disso, também representamos o seu estado físico (líquido, sólido e gasoso), o que está sendo consumido e o que está sendo produzido.

Em uma equação global, temos as substâncias que serão consumidas (ou que irão interagir entre si) denominadas de reagentes. Já as novas substâncias formadas são chamadas de produtos. Portanto, a equação global das reações químicas é representada por:

reagentes → produtos

Nesse esquema, a seta representa a transformação que os reagentes irão sofrer.  Dessa forma, podemos simplificar uma equação por:

A  +  B  →  C  +  D

Onde sabemos que A e B são os reagentes e C e D são os produtos.

Símbolos e seus significados

Em uma equação química ocorrem certos símbolos que possuem nomenclatura específica e que indicam as condições para a reação ocorrer como:

• (_aq) = presença de moléculas ou íons em solução aquosa
• (↑) = desprendimento de gás
• (↓) = formação de precipitado
• (↔) = ocorrência de reações reversíveis
• (Δ) = elevação de temperatura (aquecimento)
• (λ) = presença de luz.

Como já vimos, precisamos identificar o estado físico das substâncias participantes da reação. Assim, as substâncias são representadas por suas fórmulas moleculares tendo um símbolo representado entre parênteses, abaixo de sua representação.

Esses símbolos representam o estado físico da substância, e usamos (s) para representar substância sólida, (g) para representar substância gasosa e (l) para representar substância líquida.

Em uma equação química, o número total de átomos presentes nos reagentes de cada elemento de cada substância, deve ser igual ao número de átomos presentes nos produtos de cada elemento de cada substância.

Vamos fazer um exemplo de equação global?

H₂(g) + Br₂(g) → HBr(g)

Nesse exemplo, temos uma reação química representada pela seguinte equação: o gás hidrogênio reage com o gás bromo e forma o ácido bromídrico.

Temos 2 reagentes (H₂ e Br₂) e um produto (HBr) e a seta que indica que houve uma transformação na reação. Além disso, podemos identificar que as três substâncias se encontram no estado gasoso (g).

Agora vamos verificar as quantidades dos átomos presentes nos reagentes e nos produtos: nos reagentes observamos que há 2 átomos de hidrogênio e 2 átomos de bromo.

Em contrapartida, nos produtos verificamos que há somente 1 átomo de cada elemento químico. Por conta disso, devemos igualar as quantidades dos átomos nos reagentes e nos produtos.

Dessa forma, precisamos colocar o número 2 na frente da molécula de HBr, onde ficaremos com 2 átomos de cada elemento.

Quando os números estão iguais, antes e depois da seta, dizemos que a equação está balanceada. Nossa equação global ficará representada por:

1 H₂(g)   +   1 Br₂(g)   →  2 HBr(g)

Podemos observar que na frente das substâncias existem os coeficientes, que indicam a quantidade de mols da substância. Embaixo das substâncias temos a quantidade de átomos ou conjunto de átomos (índice) no canto direito da fórmula.

Tipos de reação global e química

A reação química pode ocorrer por meio de ganho ou liberação de calor, sendo definida como reação exotérmica. Quando chamamos uma reação de exotérmica, significa que ela libera calor.

Nesse sentido, ela é representada por uma equação, por exemplo: C  +  O₂ →  CO₂ +  calor

Por outro lado, temos a reação endotérmica, que absorve calor. Assim, ela é representada pela equação:  N₂ + O₂+ calor → 2 NO.

Na equação química, devemos trabalhar com a proporção estequiométrica, que representa a quantidade de cada substância na reação química.

Para isso, devemos fazer o balanceamento da reação utilizando um método simples, conhecido por método das tentativas.

Nesse processo devemos escrever o coeficiente 1 na frente da substância com o maior número átomos, e, logo depois, determinar os coeficientes das outras substâncias.

Um lembrete importante é que na equação global balanceada, os coeficientes devem ser os menores números inteiros possíveis.

Exemplo de balanceamento

CH₄(g)    +   O₂(g)    →    CO₂(g)    +     H₂O(l)

Vamos primeiro observar qual substância possui maior número de átomos: CH₄, então colocaremos o número 1 na frente da sua molécula.

1CH₄(g)   +   O₂(g)  →  CO₂(g)   +   H₂O(l)

De acordo com a equação, vemos que a molécula de CH₄ tem 4 átomos de hidrogênio e 1 átomo de carbono. Por outro lado, na molécula de H₂O, presente nos produtos, onde está presente outro átomo de hidrogênio, temos apenas 2 átomos de hidrogênio.

Portanto, suas quantidades estão diferentes. Nesse sentido, devemos igualá-las, acrescentando o número 2 na frente da molécula de H₂O.

Dessa forma, ficaremos com os 4 átomos de hidrogênio. Nossa equação será representada por:

1 CH₄(g)  +  O₂(g)  →  CO₂(g)  +   2  H₂O(l)

Observamos que o átomo de carbono está com suas quantidades iguais em cada lado da seta, assim não precisaremos mexer em seu coeficiente.

Falta verificarmos o átomo de oxigênio: nos reagentes temos 2 átomos de oxigênio e nos produtos temos 4 átomos de oxigênio (2 átomos na molécula de CO₂ e mais 2 átomos na molécula de H₂O).

Dessa forma, devemos acrescentar o número 2 na frente da molécula de O₂, que está nos reagentes.

Assim ficaremos com 4 átomos desse lado da equação, igualando a quantidade que existe nos produtos. Por fim, nossa equação ficará representada por:

1 CH₄(g)  +   2  O₂(g)   →   1 CO₂(g)  +   2 H₂O(l)

Vamos fazer mais um exemplo?

A queima de derivados de petróleo é uma das causas do efeito estufa através da emissão de dióxido de carbono na atmosfera. A equação química (não balanceada) representada abaixo exemplifica esse processo:

—- C₈H₁₆(l)  +   —-    O₂(g)   →   —- CO₂(g)   +   —–    H₂O(l)

Os coeficientes que balanceiam a reação são:

a) 1,12, 8 e 8

b) 2, 16, 4 e 4

c) 3, 18, 24 e 24

d) 1, 8, 4 e 3

e) 3, 18, 24 e 24

Resolução:

Primeiro temos que verificar qual substância tem maior número de átomos: C₈H₁₆.

Acrescentamos o número 1 na sua frente. Temos então: 8 átomos de carbonos e 16 átomos de hidrogênios. Vamos agora balancear os outros átomos da equação.

Temos apenas 1 átomo de carbono no lado dos produtos, portanto devemos colocar o número 8 na frente da molécula de CO₂. Nossa equação ficará representada por:

1 C₈H₁₆(l)   +  O₂(g)  →  8 CO₂(g)  +   H₂O(l)

Agora iremos igualar as quantidades de átomos de hidrogênio: nos reagentes temos 16 átomos e nos produtos, temos 2 átomos apenas.

Ou seja, devemos acrescentar o número 8 na frente da molécula de H₂O. Nossa equação ficará representada por:

1 C₈H₁₆(l)   +  O₂(g)     →    8  CO₂(g)   +   8  H₂O(l)

Agora falta balancear as moléculas de oxigênio: nos reagentes temos 2 átomos de oxigênio e no lado dos produtos temos 24 átomos de oxigênio.

Devemos então acrescentar o número 12 na frente da molécula de O2, e aí teremos 24 átomos de oxigênio. Nossa equação será representada por:

1 C₈H₁₆(l)   +   12 O₂(g)   →   8  CO₂(g)    +   8 H₂O(l)

Como todos os elementos estão com as suas quantidades iguais nos dois lados da reação química, dizemos que a equação está balanceada.

Portanto, temos como gabarito a letra A.

Videoaula sobre balanceamento

Para terminar, aprenda a fazer o balanceamento das equações químicas pelo método da tentativa nesta videoaula com o professor Sobis!

Exercícios

Agora, resolva os exercícios abaixo e veja se você realmente aprendeu tudo sobre a equação global!

1) (UFMG)

A equação:

Ca(OH)₂ + H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + H₂O

não está balanceada. Balanceando-a com os menores números possíveis, a soma dos coeficientes estequiométricos será:

a) 4

b) 7

c) 10

d) 11

e) 12

gabarito: E

2) (PUC-RJ)

O óxido de alumínio (Aℓ2O3) é utilizado como antiácido. A reação que ocorre no estômago é:

x  Aℓ₂O₃ +  y  HCℓ   →  z  AℓCℓ₃ +  w  H₂O

Os coeficientes x, y, z e w são, respectivamente:

a) 1, 2, 3 e 6;

b) 1, 6, 2 e 3;

c) 2, 3, 1 e 6;

d) 2, 4, 4 e 3;

e) 4, 2, 1 e 6.

gabarito: B

3) (UFSM-RS)

Considere as equações:

I – Al₂O₃ + HCl → AlCl₃ + H₂O

II – SO₂ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

III – BaO₄ + HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + H₂O₂ + O₂

A sequência correta dos coeficientes dos reagentes e produtos necessários para o balanceamento estequiométrico dessas equações é:

         I            II           III

a) 6,3,3,2 / 1,2,1,1 / 2,1,2,2,2

b) 1,6,2,3 / 2,1,1,1 / 1,1,2,1,1

c) 1,3,3,2 / 2,1,2,2 / 1, 2,1,1,1

d) 6,1,2,3 / 2,1,2,2 / 2,1,2,2,2

e) 1,6,2,3 / 1,2,1,1 / 1, 2,1,1,1

gabarito: E

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