20.38 Com base nos dados do Apêndice E, (a) qual dos seguintes é o agente oxidante mais forte, e qual é o mais fraco em meio ácido: \mathrm{Ce}^{4+}, \mathrm{Br}_{2}, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}, \mathrm{Zn} ? (b) Qual das seguintes espécies é o agente redutor mais forte e qual é o mais fraco em meio ácido: \mathrm{F}, \mathrm{Zn}, \mathrm{N}_{2} \mathrm{H}_{5}{ }^{+}, \mathrm{I}_{2}, \mathrm{NO} ?

Passo 1

O enunciado pede, em meio ácido, para identificar
– (a) entre \mathrm{Ce}^{4+}, \mathrm{Br}_{2}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} e \mathrm{Zn}, qual é o agente oxidante mais forte e o mais fraco;
– (b) entre \mathrm{F_{2}}, \mathrm{Zn}, \mathrm{N_{2}H_{5}^{+}}, \mathrm{I_{2}} e \mathrm{NO}, qual é o agente redutor mais forte e o mais fraco.
O assunto é potenciais padrão de redução e sua relação com força de agentes oxidantes e redutores.

Passo 2

Anotamos os potenciais padrão de redução E^\circ em meio ácido para os pares de (a):
\begin{aligned} \mathrm{Ce}^{4+} + e^- &\longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+},& E^\circ&=+1{,}70\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{Br}_{2} + 2e^- &\longrightarrow 2\,\mathrm{Br}^-,& E^\circ&=+1{,}07\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} + 2\,\mathrm{H}^+ + 2e^- &\longrightarrow 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O},& E^\circ&=+1{,}78\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^- &\longrightarrow \mathrm{Zn},& E^\circ&=-0{,}76\\ \mathrm{V}. \end{aligned}

Passo 3

Para agentes oxidantes, quanto maior E^\circ de redução, mais forte é o agente oxidante (maior tendência a ganhar elétrons). Ordenando:
+1{,}78\\ (\mathrm{H_2O_2}) > +1{,}70\\ (\mathrm{Ce^{4+}}) > +1{,}07\\ (\mathrm{Br_2}) > -0{,}76\\ (\mathrm{Zn}).

Passo 4

Da ordem acima concluímos para (a):
– agente oxidante mais forte: \mathrm{H_{2}O_{2}} (maior E^\circ);
– agente oxidante mais fraco: \mathrm{Zn} (menor E^\circ).

Passo 5

Agora para (b) listamos os E^\circ relativos a cada par (valores aproximados de tabela):
\begin{aligned} \mathrm{F_{2}} + 2e^- &\longrightarrow 2\mathrm{F}^-,& E^\circ&=+2{,}87\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{I_{2}} + 2e^- &\longrightarrow 2\mathrm{I}^-,& E^\circ&=+0{,}54\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{NO} + e^- + \mathrm{H}^+ &\longrightarrow \mathrm{HNO},& E^\circ&\approx+0{,}96\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{N_{2}H_{5}^+} + e^- &\longrightarrow \mathrm{N_{2}H_{4}} + \mathrm{H}^+,& E^\circ&\approx+0{,}07\\ \mathrm{V},\\\ \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^- &\longrightarrow \mathrm{Zn},& E^\circ&=-0{,}76\\ \mathrm{V}. \end{aligned}

Passo 6

Para agentes redutores, quanto menor (mais negativo) é E^\circ de redução, mais forte é o agente redutor (maior tendência a perder elétrons). Na lista acima:
-0{,}76\\ (\mathrm{Zn}) < +0{,}07\\ (\mathrm{N_{2}H_{5}^+}) < +0{,}54\\ (\mathrm{I_{2}}) < +0{,}96\\ (\mathrm{NO}) < +2{,}87\\ (\mathrm{F_{2}}).

Passo 7

Da ordenação concluímos para (b):
– agente redutor mais forte: \mathrm{Zn} (menor E^\circ);
– agente redutor mais fraco: \mathrm{F_{2}} (maior E^\circ).

Resposta

(a) agente oxidante mais forte: \mathrm{H_{2}O_{2}}
agente oxidante mais fraco: \mathrm{Zn} (b) agente redutor mais forte: \mathrm{Zn}
agente redutor mais fraco: \mathrm{F_{2}}

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