Ajuste de coeficientes estequiométricos
O balanceamento químico é realizado para ajustar os coeficientes estequiométricos das substâncias com objetivo de estimar a quantidade dos componentes presentes na reação química. Isso pode ser realizado de várias formas. Os principais métodos são: tentativas, oxirredução e algébrico.
Esse recurso de ajuste tem como base a Lei da conservação das massas, também chamada de Lei de Lavoisier, que afirma:
“Em uma reação química feita em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.”
Esse enunciado é uma síntese da famosa frase: “Na natureza nada se cria, nada se forma, tudo se transforma.”
De acordo com a teoria de Lavoisier, no momento em que reações químicas acontecem, a massa se conserva. Isso porque, não há transformação ou destruição dos átomos envolvidos, mas sim um rearranjamento para formação de novas substâncias.
Em função disso, sabe-se que a quantidade de átomos de cada elemento em uma reação química deve ser a mesma tanto nos reagentes quanto nos produtos. Essa igualdade é obtida através do balanceamento químicos dos coeficientes da equação.
Uma reação química envolve reagentes e produtos. (Foto: Wikipédia)
Balanceamento de equações químicas
Realizar o balanceamento químico da equação é um passo muito importante na estequiometria. Por isso, é essencial saber interpretar o que significa as letras, números e símbolos que as compõe, pois elas fornecem informações importantes sobre as reações químicas.
Observe abaixo a reação de formação da água:
H₂ + O₂ --> H₂O
Os reagentes, mostrados no lado esquerdo da equação, são o gás hidrogênio (H₂) e o gás oxigênio (O₂). Eles reagem e formam a água (H₂O) que corresponde ao produto, no lado direito.
Os números que antecedem o elemento químico são chamado de coeficientes estequiométricos, eles correspondem a quantidade de cada componente da reação. Na equação da água, os coeficientes são igual a 1 (exclusivamente esse número fica oculto).
Esse exemplo se refere a uma equação não balanceada, uma vez que, ela vai na contramão da Teoria da Conservação de Massas, pois existem dois átomos de oxigênio no reagente e um átomo no produto, sendo necessário fazer o balanceamento dela.
A equação balanceada deve conter duas moléculas de hidrogênio que reagem com um molécula de oxigênio e geram duas moléculas de água. Veja abaixo a forma correta:
2H₂ + O2 --> 2H₂O
Por outro lado, uma equação balanceada não precisa de ajustes. Por exemplo, o dióxido de carbono (CO₂) é formado a partir da reação do carbono (C) com o gás oxigênio (O₂). Note abaixo que há a mesma quantidade de átomos de cada substância nos reagentes e produtos:
C + O₂ --> CO₂
Obs.: Não confunda átomo com molécula! O índice (número subscrito à direita) indica a quantidade de átomos de cada elemento químico na molécula de uma substância. Já o coeficiente (número à esquerda) indica quantidade de moléculas de uma substância.
Métodos de balanceamento químico
Agora que você já sabe identificar uma equação química balanceada de uma não balanceada, o próximo passo é conhecer os métodos de balanceamento químico que podem ser utilizados, em diferentes situações.
Um dica para saber a ordem de balanceamento dos elementos em uma equação, é memorizar a palavra MACHO, que corresponde a ordem de prioridade das famílias periódicas e dos elementos químicos.
Metais
Ametais
Carbono
Hidrogênio
Oxigênio
Método das tentativas
Esse é um método simples que consiste em escolher números aleatórios para os coeficientes estequiométricos. Algumas etapas devem ser seguidas:
1. Conferir um coeficiente ao elemento que aparece uma vez em cada lado da equação;
2. Se houver mais de um elemento, deve-se dar preferência ao que tiver o maior índice (para descobrir basta somar os números subscritos de cada elemento);
3. Para igualar o número de átomos, o índice de um é colocado como coeficiente do outro;
4. A transposição deve ser realizada com todos elementos até que o balanceamento seja concluído.
Método algébrico
O balanceamento químico através desse método apropria-se de equações, cujos resultados serão os coeficientes estequiométricos da reação. Algumas etapas devem ser seguidas:
1. Conferir uma letra como coeficiente algébrico de cada átomo;
2. Escrever uma equação para cada elemento, igualando o número de átomos no reagente e no produto;
3. Conferir um valor aleatório para cada uma das letras e resolver as equações;
4. Substituir os coeficientes algébricos pelos valores encontrados.
Método oxirredução
Esse método de balanceamento químico é realizado com base nas reações de oxirredução, as quais verifica-se do número de oxidação (nox) dos átomos envolvidos. Algumas etapas devem ser seguidas:
1. Determinar o nox de todos os elementos da reação e, posteriormente, verificar quais deles sofrem oxirredução para então calcular a variação;
2. Determinar a variação total (∆) do elemento que sofre oxidação ou redução. Para fazer isso, basta multiplicar o valor da variação pela sua atomicidade;
3. O número obtido deve ser colocado como coeficiente do elemento que sofreu o processo reverso.
4. O balanceamento químico do resto da equação deve ser realizado pelo método das tentativas.