Com base nos potenciais padrão de redução, calcule o potencial padrão da célula voltaica para cada uma das seguintes reações (já balanceadas) a 298 K :
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Enunciado (já balanceado):
-
O que é pedido: calcular o potencial padrão da célula voltaica para essa reação à temperatura de
(ou seja, calcular ) usando potenciais padrão de redução. -
Informação relevante fornecida explicitamente pelo enunciado: a reação global já está balanceada (os coeficientes estão corretos).
-
Informação que precisamos obter a partir de uma tabela de potenciais padrão: os potenciais padrão de redução para os pares
e .
Passo 2
Explicando a teoria que vamos usar (passo-a-passo, sem pular etapas).
- Conceito básico: o potencial padrão da célula é dado por
Aqui:
-
é o potencial padrão de redução do semi-espelho que é reduzido (cátodo). -
é o potencial padrão de redução do semi-espelho que é oxidado (ânodo). Repare: nessa fórmula usamos sempre potenciais de redução tabelados; para o ânodo (que sofre oxidação) usamos o potencial de redução do par correspondente e subtraímos. -
Interpretação prática: entre dois pares redox, aquele com maior
de redução tende a ser reduzido (forma o cátodo). O outro será oxidado (ânodo). -
Metodologia que usaremos:
- Escrever as meias-reações de redução correspondentes aos pares envolvidos.
- Buscar os valores de
(potenciais padrão de redução) numa tabela padrão. - Identificar qual tem maior
(cátodo) e qual é o ânodo. - Aplicar
. - Observar que os coeficientes estequiométricos NÃO alteram o valor de
.
Passo 3
Escrever as meias-reações de redução relevantes e indicar os valores de
que vamos usar (valores de tabela).
As meias-reações de redução padrão são (formas de redução extraídas da tabela padrão de potenciais de redução):
com potencial padrão de redução (tabela):
com potencial padrão de redução (tabela):
Observação sobre estes valores: foram obtidos da tabela padrão de potenciais de redução (valores tabulados em livros-texto e tabelas IUPAC para
).
Passo 4
Determinar qual semi-reação é redução (cátodo) e qual é oxidação (ânodo).
- Comparando os valores:
- Regra: o par com maior
de redução é reduzido (cátodo). Logo: - Cátodo (redução):
com - Ânodo (oxidação):
é a oxidação, que corresponde à reação inversa da redução tabulada; o de redução correspondente (para usar na fórmula) é
- Cátodo (redução):
Passo 5
Lembrando: os coeficientes estequiométricos não alteram
. Mesmo que, para balancear elétrons, a meia-reação de bromo tenha sido multiplicada por
e a de permanganato por
, o potencial padrão resultante não muda por multiplicação por constantes.
Só para verificar a consistência estequiométrica (curtinho):
- Redução do permanganato: cada
capta . Com unidades, são captados. - Oxidação do brometo: cada par
libera . Com multiplicador (isto é, Br^- ao todo) libera . Os elétrons se cancelam, como na reação global dada.
Passo 6
Calcular
com a fórmula e aritmética explicada:
Substituindo os valores tabulados:
Interpretação rápida:
indica que, sob condições padrão, a reação espontânea (direção que escrevemos) é termodinamicamente favorável como célula voltaica (cátodo em
e ânodo em
).