A produção da alumina a partir da bauxita, minério de alumí- nio, envolve uma série de etapas. Entre elas está a calcina- ção, na qual ocorre a seguin...

Alternativa D - 2; 1; 3.

Introdução

A balanceamento de equações químicas é um princípio fundamental da química, diretamente ligado à Lei da Conservação das Massas, proposta por Antoine Lavoisier. Essa lei afirma que, em um sistema fechado, a massa total dos reagentes deve ser igual à massa total dos produtos, o que implica que o número de átomos de cada elemento químico deve ser o mesmo antes e depois da reação. A questão aborda o balanceamento da reação de calcinação do hidróxido de alumínio (Al(OH)₃) para produzir alumina (Al₂O₃) e água (H₂O), um processo crucial na metalurgia do alumínio.

Desenvolvimento

O balanceamento de uma equação química consiste em ajustar os coeficientes estequiométricos (os números à frente das fórmulas químicas) de modo que o número de átomos de cada elemento seja igual nos reagentes e nos produtos. O método mais comum para reações simples é o método por tentativa e erro ou inspeção.

A reação a ser balanceada é: Al(OH)₃ → Al₂O₃ + H₂O

Vamos seguir os passos para balancear a equação:

1. Identificar os elementos presentes: Alumínio (Al), Oxigênio (O) e Hidrogênio (H).
2. Contar o número de átomos de cada elemento em cada lado da equação (antes do balanceamento):
   • Reagentes (Al(OH)₃):
     • Al: 1
     • O: 3
     • H: 3
   • Produtos (Al₂O₃ + H₂O):
     • Al: 2
     • O: 3 (do Al₂O₃) + 1 (da H₂O) = 4
     • H: 2
3. Iniciar o balanceamento por um elemento que aparece em apenas uma substância em cada lado da equação e em maior quantidade, se possível. Neste caso, o alumínio (Al) é um bom ponto de partida. Há 1 Al nos reagentes e 2 Al nos produtos. Para balancear o Al, colocamos um coeficiente 2 na frente do Al(OH)₃: 2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + H₂O
4. Recalcular o número de átomos para os reagentes e produtos com o novo coeficiente:
   • Reagentes (2 Al(OH)₃):
     • Al: 2 × 1 = 2
     • O: 2 × 3 = 6
     • H: 2 × 3 = 6
   • Produtos (Al₂O₃ + H₂O):
     • Al: 2
     • O: 4
     • H: 2
5. Balancear o hidrogênio (H): Há 6 H nos reagentes e 2 H nos produtos. Para balancear o H, colocamos um coeficiente 3 na frente da H₂O: 2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O
6. Recalcular o número de átomos para os reagentes e produtos com os novos coeficientes:
   • Reagentes (2 Al(OH)₃):
     • Al: 2
     • O: 6
     • H: 6
   • Produtos (Al₂O₃ + 3 H₂O):
     • Al: 2
     • O: 3 (do Al₂O₃) + (3 × 1) (da H₂O) = 3 + 3 = 6
     • H: 3 × 2 = 6
7. Verificar todos os elementos:
   • Alumínio (Al): 2 nos reagentes, 2 nos produtos (Balanceado)
   • Oxigênio (O): 6 nos reagentes, 6 nos produtos (Balanceado)
   • Hidrogênio (H): 6 nos reagentes, 6 nos produtos (Balanceado)

A equação balanceada com os menores números inteiros é: 2 Al(OH)₃ → 1 Al₂O₃ + 3 H₂O Os coeficientes são 2, 1 e 3, respectivamente.

Análise

Vamos analisar a correção da alternativa D e a incorreção das demais:

| Coeficientes (Al(OH)₃; Al₂O₃; H₂O) | Al (Reagentes) | O (Reagentes) | H (Reagentes) | Al (Produtos) | O (Produtos) | H (Produtos) | Balanceada? | | :---------------------------------- | :------------- | :------------ | :------------ | :------------ | :----------- | :----------- | :---------- | | (A) 1; 2; 1. | 1 | 3 | 3 | 4 | 7 | 2 | Não | | (B) 1; 1; 2. | 1 | 3 | 3 | 2 | 5 | 4 | Não | | (C) 2; 2; 3. | 2 | 6 | 6 | 4 | 9 | 6 | Não (Al e O) | | (D) 2; 1; 3. | 2 | 6 | 6 | 2 | 6 | 6 | Sim | | (E) 3; 2; 2. | 3 | 9 | 9 | 4 | 8 | 4 | Não |

Como pode ser observado na tabela acima:

• Alternativa D (2; 1; 3) resulta em 2 átomos de Al, 6 de O e 6 de H em ambos os lados da equação, respeitando a Lei da Conservação das Massas.
• As demais alternativas não resultam em um número igual de átomos de todos os elementos entre reagentes e produtos, violando a Lei da Conservação das Massas e, portanto, estão incorretas. Por exemplo, na alternativa C, embora o hidrogênio esteja balanceado, o alumínio e o oxigênio não estão.

Conclusão

O balanceamento correto de uma equação química é essencial para representar de forma precisa as proporções estequiométricas em que os reagentes são consumidos e os produtos são formados. Para a reação de calcinação do hidróxido de alumínio, os menores coeficientes inteiros que garantem a conservação dos átomos são 2 para o Al(OH)₃, 1 para o Al₂O₃ e 3 para a H₂O.

Alternativa D.