Como balancear uma reação química

O balanceamento de uma reação química é uma das partes mais importantes do estudo da química, pois sem ela a proporcionalidade entre as substâncias presentes em uma mistura quimicamente reativa, estará completamente desequilibrada, isso de certa forma atrapalha várias aplicações como a quantificação de produtos, análises volumétricas ou ainda processos industriais. Por esse motivo deve ter bastante atenção nesse detalhe e sempre se preocupar se a reação química utilizada está balanceada corretamente.

Mas enfim de forma geral, uma reação química pode ser dividida em duas partes, os reagentes - substâncias que serão misturadas, ou seja, que irão reagir entre si - e os produtos - substâncias que serão produzidas a partir da mistura dos reagentes -, porém em cada uma dessas partes citadas pode formar vários tipos diferentes de moléculas que terão sua estrutura própria e isso por sua vez interfere diretamente no balanceamento dessa reação. Por isso, a fim de facilitar a compreensão, listarei as principais fórmulas moleculares e o que cada uma significa.

 

NaCl, o Cloreto de Sódio é uma molécula (sal) que possui 1 átomo de Sódio (Na) e 1 átomo de Cloro (Cl).

H₂SO₄, o Ácido Sulfúrico é uma molécula (ácido) que possui 2 átomos de Hidrogênio (H), 1 átomo de Enxofre (S) e 4 de Oxigênio (O).

CH₃CH₂OH, o Etanol é uma molécula orgânica (Álcoois) que possui 2 Carbonos (C), 6 Hidrogênios (H) e 1 Oxigênio (O).

          Agora, depois de explicado isso, podemos partir para as reações químicas em si. Primeiramente deve saber que elas se baseiam na lei da conservação das massas proposta por Antoine Lavoisier, com a seguinte frase “Na natureza nada se cria tudo se transforma”, dessa forma a principal observação que se deve fazer é se a quantidade de matéria presente nos reagentes é igual a dos produtos.

          A partir disso, nasce-se o balanceamento que visa consertar toda e qualquer variação de matéria entre os reagentes e produtos, adicionando números a frente de certas substâncias com a finalidade de tentar estabilizar quantitativamente a reação química utilizada.

          Mas como isso realmente funciona?

Para explicar isso vou me apropriar de alguns exemplos e a partir deles fazer algumas análises.

1° Exemplo

NaOH_(aq) + HCl_(aq) à NaCl_(s) + H₂O_(l)

          Nessa reação, temos como reagente o Hidróxido de Sódio (NaOH) e o Ácido Clorídrico (HCl) e como produtos o Cloreto de Sódio (NaCl) e a Água (H₂O). Depois de entendido isso, podemos começar o balanceamento, sabemos que as quantidades de matéria entre os produtos e reagentes devem sempre ser iguais, portanto, para balancear essa reação devemos contabilizar a quantidade de cada átomo presente nos reagentes e nos produtos.

Sódio (Na) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Cloro (Cl) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Oxigênio (O) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Hidrogênio (H) à 2 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos (Ok)

          Como nessa reação química não houve nenhuma alteração com relação ao número de átomos, não precisamos balanceá-la, pois ela está estável com a mesma quantidade de matéria em ambos os lados. A fim de curiosidade vamos verificar isso numericamente, a partir da quantidade de gramas de cada uma das moléculas.

Massa Molar (MM)

NaCl = 58,5 g/Mol

NaOH = 40 g/Mol

HCl = 36,5 g/Mol

H₂O = 18 g/Mol

NaOH_(aq) + HCl_(aq) à NaCl_(s) + H₂O_(l)

40 g + 36,5 g à 58,5 g + 18 g

76,5 g de reagente à 76,5 g de produto

 

 

Agora, basta fazer o mesmo para os outros exemplos:

2° Exemplo

H₂SO_4(aq) + KOH_(aq) à K₂SO_4(s) + H₂O_(l)

Enxofre (S) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Potássio (K) à 1 átomo nos reagentes e 2 átomos nos produtos

Oxigênio (O) à 5 átomos nos reagentes e 5 átomos nos produtos (Ok)

Hidrogênio (H) à 3 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos

          Nessa reação, podemos perceber que temos quantidades diferentes de potássio e hidrogênio entre os reagentes e produtos da reação, diante disso nesse caso será necessário realizar o balanceamento. Para balancear essa reação, deve adicionar números na frente das moléculas, podendo estar em ambos os lados da reação, além disso, esse número representará a quantidade de moléculas que será encontrado na reação

Obs: caso não tenha nenhum número, isso significa que há apenas uma molécula.

          Assim, a partir disso podemos começar a balancear, e para isso utilizaremos o método da tentativa e erro até chegar no resultado. Vamos começar pelo potássio, ele possui 1 átomo nos reagentes e 2 nos produtos, portanto para equilibrar isso vamos adicionar o número 2 no Hidróxido de Potássio, dessa iremos obter a seguinte reação

H₂SO_4(aq) + 2KOH_(aq) à K₂SO_4(s) + H₂O_(l)

Enxofre (S) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Potássio (K) à 2 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos (Ok)

Oxigênio (O) à 6 átomos nos reagentes e 5 átomos nos produtos

Hidrogênio (H) à 4 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos

          Agora é possível observar que o Potássio tem as mesmas quantidades, porém o Oxigênio não, por esse motivo agora teremos que balancear tanto o Hidrogênio quanto o Oxigênio, então vamos lá. Para balancear o Oxigênio, devemos adicionar o número 2 na Água (H­­₂O), ficando com a seguinte reação.  

H₂SO_4(aq) + 2KOH_(aq) à K₂SO_4(s) + 2H₂O_(l)

Enxofre (S) à 1 átomo nos reagentes e 1 átomo nos produtos (Ok)

Potássio (K) à 2 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos (Ok)

Oxigênio (O) à 6 átomos nos reagentes e 6 átomos nos produtos (Ok)

Hidrogênio (H) à 4 átomos nos reagentes e 4 átomos nos produtos (Ok)

          Finalizando, com o balanceamento do Oxigênio, o Hidrogênio se balanceou automaticamente, dessa forma agora todos os elementos estão com as mesmas quantidades. Com isso, podemos dizer que para produzir 1 molécula de Sulfato de Potássio (K₂SO₄) e 2 moléculas de Água (H₂O), precisa-se de 1 molécula de Ácido Sulfúrico (H₂SO₄) e 2 de Hidróxido de Potássio (KOH).

Numericamente:

H₂SO_4(aq) + 2KOH_(aq) à K₂SO_4(s) + 2H₂O_(l)

98 g + (2 . 56) g à 174 g + (2 . 18) g

210 g de reagente à 210 g de produto

 

3° Exemplo

N_2(g) + H_2(g) à NH_3(g)

Nitrogênio (N) à 2 átomos nos reagentes e 1 átomo nos produtos

Hidrogênio (H) à 2 átomos nos reagentes e 3 átomos nos produtos

 

Adiciona-se o número 2 no NH₃:

N_2(g) + H_2(g) à 2NH_3(g)

Nitrogênio (N) à 2 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos (Ok)

Hidrogênio (H) à 2 átomos nos reagentes e 6 átomos nos produtos

 

Adiciona-se o número 3 no NH₃:

N_2(g) + 3H_2(g) à 2NH_3(g)

Nitrogênio (N) à 2 átomos nos reagentes e 2 átomos nos produtos (Ok)

Hidrogênio (H) à 2 átomos nos reagentes e 6 átomos nos produtos (Ok)

          A partir disso, podemos dizer que para se produzir 2 moléculas de Amônia (NH_3­), é necessário ter 1 molécula de Gás Nitrogênio (N₂) e 2 de Gás Hidrogênio (H₂)

N_2(g) + 3H_2(g) à 2NH_3(g)

28 g + (3 . 2) g à (2 . 17) g

34 g de reagente à 34 g de produto

 

          Agora, segue alguns exemplos de reações químicas paro vocês treinarem o balanceamento (Respostas no final do artigo):

 

OBSERVAÇÕES:

          Nesse artigo, foi explicado como é feito o balanceamento microscopicamente de molécula para molécula, porém na vida real isso não acontece, por esse motivo o número que colocamos na frente das moléculas poderá ser utilizado de outras formas, como por exemplo representar a quantidade de mols daquela molécula ou ainda representar o coeficiente estequiométricos quando falamos de estequiometria, porém a obtenção desses valores é exatamente igual ao que foi abordado anteriormente, o que muda será o seu significado que pode variar de acordo com o processo que está ocorrendo.

          Além disso, esses números podem ser tanto inteiros quanto fracionários (ou decimais), porém alguns exercícios pedem para sempre colocar esses valores como números inteiros.

 

Respostas: