Balanceamento Químico

De acordo com a Lei de Lavoisier, em uma reação química, a soma das massas dos reagentes deve ser igual à soma das massas dos produtos. Isso significa que o número de átomos presentes no lado dos reagentes deve ser igual ao número de átomos presentes no lado dos produtos.
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Exemplo: observe a reação de síntese da amônia indicada abaixo:

N₂ + H₂ → NH₃

A quantidade de átomos de nitrogênio no lado dos reagentes (2) é maior que a quantidade de átomos de nitrogênio no lado dos produtos (1). Já a quantidade de átomos de hidrogênio no lado dos reagentes (2) é menor que a quantidade de átomos de hidrogênio no lado dos produtos (3).

Como isso está contra a Lei de Lavoisier, devemos balancear a equação química, modificando os coeficientes estequiométricos na equação.

Assim, a equação balanceada fica:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Agora, temos 2 átomos de nitrogênio (1 x 2) e 6 átomos de hidrogênio (3 x 2) no lado dos reagentes, enquanto que no lado dos produtos temos 2 átomos de nitrogênio (2 x 1) e 6 átomos de hidrogênio (2 x 3).

Note que, para calcular a quantidade de átomos presentes em uma molécula, devemos multiplicar o coeficiente da molécula com o índice do átomo que forma a molécula.

O modo mais usado para balancear uma equação química é por meio do método das tentativas. Algumas dicas que podem facilitar no balanceamento são:

• Balancear os elementos que aparecem em menor quantidade primeiro;
• Se mais de um elemento aparece uma única vez, dê preferência àquele com maior número de átomos;
• Deixar para balancear por último o carbono, o hidrogênio e o oxigênio;
• Os coeficientes devem ser números inteiros, por isso, se algum coeficiente obtido for fracionário, devemos multiplicar todos os coeficientes por um número apropriado para eliminar as frações.

Veja um exemplo:

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

A equação acima não está balanceada, pois a quantidade de átomos dos reagentes não é igual ao dos produtos. Para balanceá-la seguiremos os seguintes passos:

• A substância com o maior número de átomos é o metano. Logo, atribuiremos o coeficiente 1 a ela:
   
   1 CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
   
   Assim, temos 1 átomo de C e 4 átomos de H no lado dos reagentes.
• Para igualar a quantidade de átomos de H no lado dos reagentes com o lado dos produtos, atribuiremos o coeficiente 2 ao H₂O.
   
   1 CH₄ + O₂ → CO₂ + 2 H₂O
   
   Assim, temos 1 átomo de C e 4 átomos de H nos dois lados. Temos também 4 átomos de O no lado dos produtos e apenas 2 no lado dos reagentes.
• Para igualar a quantidade de átomos de O no lado dos reagentes com o lado dos produtos, atribuiremos o coeficiente 2 ao O₂.
   
   1 CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
   
   Assim, temos 1 átomo de C, 4 átomos de H e 4 átomos de O nos dois lados, tornando a equação balanceada.

Vamos, agora, balancear a equação a seguir:

C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O

• Neste caso, a substância com o maior número de átomos é o C₂H₆O. Logo, atribuiremos o coeficiente 1 a ela.
   
   1 C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O
   
   Assim, temos 2 átomos de C, 6 átomos de H e 3 átomos de O no lado dos reagentes.
• Vamos primeiro igualar a quantidade de átomos de H no lado dos reagentes com o lado dos produtos. Para isso, atribuiremos o coeficiente 3 ao H₂O.
   
   1 C₂H₆O + O₂ → CO₂ + 3 H₂O
   
   Assim, temos 2 átomos de C e 6 átomos de H nos dois lados. Temos agora 5 átomos de O no lado dos produtos e apenas 3 no lado dos reagentes.
• Para igualar a quantidade de átomos de O no lado dos reagentes com o lado dos produtos, atribuiremos o coeficiente 2 ao O₂.
   
   1 C₂H₆O + 2 O₂ → CO₂ + 3 H₂O
   
   Assim, temos 2 átomos de C, 6 átomos de H e 5 átomos de O nos dois lados, tornando a equação balanceada.

Fácil, né? Vamos aumentar o nível de dificuldade do próximo exemplo.

Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ → H₃PO₄ + CaSO₄

• Neste caso, a substância com o maior número de átomos é o Ca₃(PO₄)₂. Logo, atribuiremos o coeficiente 1 a ela.
   
   1 Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ → H₃PO₄ + CaSO₄
   
   Assim, temos 3 átomos de Ca, 2 átomos de P, 12 átomos de O, 2 átomos de H e 1 átomo de S no lado dos reagentes.
• O próximo passo é igualar a quantidade de átomos de Ca. Atribuiremos, então, o coeficiente 3 ao CaSO₄.
   
   1 Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ → H₃PO₄ + 3 CaSO₄
   
   Assim, temos 3 átomos de Ca nos dois lados da equação. Passamos a ter 3 átomos de S no lado dos produtos e apenas 1 no lado dos reagentes.
• Para igualar a quantidade de átomos de S nos dois lados da equação, vamos atribuir o coeficiente 3 ao H₂SO₄.
   
   1 Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂SO₄ → H₃PO₄ + 3 CaSO₄
   
   Assim, temos 3 átomos de Ca e 3 átomos de S nos dois lados da equação.
• O próximo átomo a balancear será o fósforo. Temos 2 átomos de P no lado dos reagentes e apenas 1 no lado dos produtos. Para igualar a quantidade de átomos de P nos dois lados da equação, vamos atribuir o coeficiente 2 ao H₃PO₄.
   
   1 Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂SO₄ → 2 H₃PO₄ + 3 CaSO₄
   
   Assim, temos 3 átomos de Ca, 3 átomos de S e 2 átomos de P nos dois lados da equação. Vemos, também, que há 6 átomos de H e 20 átomos de O nos dois lados da equação. Portanto, nossa equação está balanceada!