Balanceamento de Reações: Considerando a reação de oxirredução que ocorre no bafômetro portátil, responda o que se pede: a) Equacione a reação entre o dicromato de potássio e o álcool. b) Descreva como poderia ser feita uma prática com essa reação e uma simulação.

a) No bafômetro com dicromato, o etanol é oxidado a ácido acético (ou, em algumas descrições, a acetaldeído como intermediário) e o Cr(VI) do dicromato é reduzido a Cr(III).

Semirreações em meio ácido:

• Oxidação do etanol a ácido acético: $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + 4\text{H}^+ + 4e^-$
• Redução do dicromato: $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O}$

Igualando elétrons (m.m.c. = 12): multiplicar a oxidação por 3 e a redução por 2 e somar: $3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\text{H}^+ \rightarrow 3\text{CH}_3\text{COOH} + 4\text{Cr}^{3+} + 11\text{H}_2\text{O}$

Equação “molecular” com reagentes usuais do bafômetro (K$_2$Cr$_2$O$_7$ em meio ácido, tipicamente H$_2$SO$_4$): Os $\text{K}^+$ são íons espectadores. Em meio sulfúrico, pode-se escrever uma forma coerente (uma entre várias equivalentes) mostrando os produtos como sais sulfatos: $3\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 8\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 3\text{CH}_3\text{COOH} + 2\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 2\text{K}_2\text{SO}_4 + 11\text{H}_2\text{O}$ (Observação: a forma iônica global é a mais “universal”; a forma molecular pode variar conforme o ácido/ânions presentes.)

b) Como fazer uma prática (demonstração didática) e uma simulação

1) Proposta de prática (demonstração) — mudança de cor (laranja → verde)

Ideia central: preparar uma solução ácida de dicromato (laranja) e introduzir vapores/pequenas quantidades de etanol; o Cr(VI) (laranja) é reduzido a Cr(III) (verde), permitindo uma leitura qualitativa/semiquantitativa por cor (como no cartão comparador).

Materiais (sugestão)

• Solução de dicromato de potássio (concentração baixa, p.ex. 0,01–0,1 mol/L) em meio ácido (H$_2$SO$_4$ diluído).
• Etanol (pode ser álcool etílico comum; evitar desnaturantes desconhecidos para fins didáticos).
• Tubos de ensaio ou frascos pequenos com tampa.
• Conta-gotas/pipetas.
• Algodão (para carregar etanol e gerar vapor no frasco).
• Escala comparadora de cores (pode ser impressa) ou um app de colorimetria (RGB) no celular.
• EPIs e segurança: óculos, luvas, jaleco; capela/boa ventilação; recipiente para descarte.

Procedimento (uma forma simples)

1. Em um tubo de ensaio, colocar um volume fixo (ex.: 5 mL) de solução ácida de K$_2$Cr$_2$O$_7$ (cor laranja).
2. Em outro recipiente, umedecer um pedaço pequeno de algodão com um volume conhecido de etanol (ex.: 0,1 mL) e colocar próximo à boca do tubo/frasco, fechando parcialmente para que o vapor entre em contato com a solução (ou pingar uma microalíquota diretamente na solução, com cuidado).
3. Agitar suavemente e observar a mudança de cor do laranja para verde ao longo do tempo.
4. Repetir variando a quantidade de etanol (ou o tempo de exposição ao vapor), mantendo constantes volume e concentração de dicromato.
5. Registrar a cor por foto em condições padronizadas de iluminação e comparar com uma escala (qualitativa) ou extrair um parâmetro simples (ex.: intensidade do canal verde em uma região da imagem) para uma análise semiquantitativa.

Interpretação

• Mais etanol (ou maior tempo de contato) → maior conversão de Cr(VI) para Cr(III) → cor tende mais ao verde.
• A leitura por comparação de cores imita o princípio do “cartão” do bafômetro.

Segurança (essencial)

• Compostos de Cr(VI) (dicromato) são tóxicos e carcinogênicos e exigem capela, EPIs e descarte como resíduo perigoso. Não é uma prática recomendada fora de laboratório equipado.
• Em contexto escolar sem infraestrutura, prefira simulação ou um experimento alternativo menos perigoso.

2) Proposta de simulação

(A) Simulação estequiométrica/eletrônica (cálculo)

1. Usar a equação iônica global: $3\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\text{H}^+ \rightarrow 3\text{CH}_3\text{COOH} + 4\text{Cr}^{3+} + 11\text{H}_2\text{O}$
2. Definir “entrada” de etanol (mols) e “quantidade disponível” de dicromato.
3. Calcular reagente limitante e a quantidade de $\text{Cr}^{3+}$ formada (proporcional à intensidade de verde).
4. Transformar isso em uma escala 0–100% de “viragem” e associar cores (ex.: gradiente laranja→verde).

(B) Simulação tipo colorimetria (visual)

• Em planilha (Excel/Google Sheets) ou em Python:
  • Definir uma variável $x$ = fração de Cr(VI) reduzido.
  • Interpolar uma cor RGB entre laranja (Cr(VI)) e verde (Cr(III)):
    • Laranja: (255, 165, 0)
    • Verde: (0, 128, 0)
  • Cor resultante = $(1-x)$·laranja + $x$·verde.
• Relacionar $x$ com mols de etanol pela estequiometria (considerando H$^+$ em excesso).

(C) Simulação em software de química

• Modelar as semirreações e o balanceamento por método do íon-elétron (muitos simuladores/ambientes educativos permitem inserir semirreações e verificar balanceamento) e, em seguida, criar um “indicador” visual da formação de Cr(III).

Se você quiser, eu também posso:

• ajustar a prática para um roteiro de relatório (objetivo, materiais, procedimento, resultados e discussão);
• montar uma simulação pronta em planilha (com fórmulas) ou um script em Python/JavaScript.