O bafômetro é um dispositivo utilizado para medir a concentração de álcool no sangue de motoristas. Um dos métodos mais comuns é baseado em uma reação redox entre o etanol
presente no hálito e o dicromato de potássio
em melo ácido.
No processo, o motorista sopra em um tubo que contém algodão embebido em uma solução de dicromato de potássio acidificada. Durante a reação, o dicromato
) é reduzido a
(fons de cromo III), enquanto o etanol
é oxidado a acetaldeldo
A mudança de cor da solução de laranja (dicromato) para verde (
) indica a ocorrência da reação, sendo esta coloração proporcional à quantidade de álcool presente.
Essa reação pode ser representada pela seguinte equação não balanceada:
Obtenha a equação global e calcule o potencial padrão de reação.
Dica: Uma das semi-reações está na Tabela de Potenciais. A outra semi-reação é:
No processo, o motorista sopra em um tubo que contém algodão embebido em uma solução de dicromato de potássio acidificada. Durante a reação, o dicromato
Essa reação pode ser representada pela seguinte equação não balanceada:
Dica: Uma das semi-reações está na Tabela de Potenciais. A outra semi-reação é:
Passo 1
Entendendo o problema
Estamos lidando com uma reação de bafômetro, que mede a concentração de álcool no sangue de motoristas. O exercício envolve uma reação redox entre etanol (
) e dicromato de potássio (
) em meio ácido. Precisamos:
- Balancear a equação química para obter a equação global da reação.
- Calcular o potencial padrão de reação para essa reação redox.
Vamos utilizar conceitos de reações de oxidação-redução (redox), balanceamento de equações redox em meio ácido e potenciais padrão de eletrodo.
Passo 2
Identificando as semi-reações de oxidação e redução
Em uma reação redox, há duas meia-reações:
- Oxidação: perda de elétrons.
- Redução: ganho de elétrons.
No enunciado, sabemos que:
- Dicromato de potássio (
) é reduzido a . - Etanol (
) é oxidado a acetaldéído ( ).
Vamos escrever as duas semi-reações:
-
Redução do dicromato:
-
Oxidação do etanol:
Nota: A segunda semi-reação nos foi dada:
Passo 3
Balanceando as semi-reações
Primeiro, vamos ajustar as semi-reações para balancear átomos e cargas.
-
Redução do dicromato:Explicação: Balanceamos os átomos de cromo, oxigênio adicionando água, hidrogênio adicionando íons H⁺ e elétrons para balancear a carga.
-
Oxidação do etanol:Explicação: Já está balanceada conforme a informação dada.
Passo 4
Equalizando os elétrons nas semi-reações
Para combinar as semi-reações, precisamos que o número de elétrons perdidos na oxidação seja igual ao número de elétrons ganhos na redução.
- Redução: 6 elétrons.
- Oxidação: 2 elétrons.
Multiplicamos a semi-reação de oxidação por 3 para igualar os elétrons:
Resultando em:
Passo 5
Somando as semi-reações para obter a equação global
Agora, somamos as duas semi-reações balanceadas:
-
Redução:
-
Oxidação (multiplicada por 3):
Somando:
Cancelando os elétrons e simplificando:
Passo 6
Calculando o potencial padrão de reação
Para calcular o potencial padrão da reação (
), usamos a seguinte fórmula:
Onde:
-
é o potencial de redução. -
é o potencial de oxidação.
Identificando os potenciais:
-
Redução do dicromato (
a ): -
Oxidação do etanol (
a ):
A semi-reação fornecida é de redução:Para obter a oxidização, invertemos a reação e o sinal do potencial:
Aplicando a fórmula:
Resposta
A equação global balanceada da reação é:
E o potencial padrão da reação é +1,14 V.