Como é calculado o Potencial de equivalência de uma titulação de Oxido Redução?

Passo 1

O objetivo é determinar o potencial elétrico no ponto de equivalência de uma titulação redox. O conteúdo que vamos usar é a equação de Nernst e a condição estequiométrica em que o número de mols de elétrons transferidos pela forma oxidada é igual ao número de mols de elétrons recebidos pela forma reduzida.

Passo 2

Considere uma reação redox genérica no sentido de redução:
\mathrm{Ox} + n\,e^{-} \longrightarrow \mathrm{Red}
Em titulação, temos uma solução inicial contendo \mathrm{Ox} (ou \mathrm{Red}) e adicionamos titulante que converte esse analito à forma contrária. No ponto de equivalência, o número de mols de elétrons trocados se iguala:
n\,C_{\text{Ox},0}\,V_{\text{Ox},0} \;=\; n\,C_{\text{Red},\text{tit}}\;V_{\text{tit}}
onde C_{\text{Ox},0} e V_{\text{Ox},0} são concentração e volume iniciais de Ox (ou Red) e C_{\text{Red},\text{tit}}, V_{\text{tit}} são as mesmas grandezas do titulante.

Passo 3

No ponto de equivalência não resta excesso de nenhum reagente forte, mas existe uma mistura das duas espécies do par redox ( \mathrm{Ox} e \mathrm{Red}) em concentrações finais que dependem do volume total V_{\text{tot}}=V_{\text{Ox},0}+V_{\text{tit}}. Assim:
[\mathrm{Ox}]_{\text{eq}} =\frac{C_{\text{Ox},0}\,V_{\text{Ox},0}-\frac{n}{n}\,C_{\text{Red},\text{tit}}\,V_{\text{tit}}}{V_{\text{tot}}}, \quad [\mathrm{Red}]_{\text{eq}} =\frac{\frac{n}{n}\,C_{\text{Red},\text{tit}}\,V_{\text{tit}}}{V_{\text{tot}}}
No ponto exato de equivalência estes dois termos coincidem estequiometricamente, mas em geral pode sobrar um leve excesso dependente da reação. Para efeitos práticos, usa-se:
[\mathrm{Ox}]_{\text{eq}} = [\mathrm{Red}]_{\text{eq}}
quando n é o mesmo em ambos os termos.

Passo 4

Aplicamos a equação de Nernst para o par \mathrm{Ox}/\mathrm{Red} à temperatura de 25\,^\circ\mathrm{C}, em base decimal:
E_{\text{eq}} =E^\circ_{\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}} +\frac{0{,}0592}{n}\,\log\!\bigl(Q_{\text{eq}}\bigr),
onde
Q_{\text{eq}} =\frac{[\mathrm{Ox}]_{\text{eq}}}{[\mathrm{Red}]_{\text{eq}}}.

Passo 5

No exato ponto de equivalência, se não houver excesso de nenhum reagente forte, costuma-se ter Q_{\text{eq}}=1. Logo:
\log(Q_{\text{eq}})=\log(1)=0
e temos
E_{\text{eq}} =E^\circ_{\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}}.
Se houver ligeiro excesso ou se o par redox não for o indicador direto, calcula-se Q_{\text{eq}} pelas concentrações finais e insere-se na Nernst acima.

Resposta

O potencial no ponto de equivalência é dado pela equação de Nernst
E_{\text{eq}} =E^\circ_{\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}} +\frac{0{,}0592}{n}\,\log\!\biggl(\frac{[\mathrm{Ox}]_{\text{eq}}}{[\mathrm{Red}]_{\text{eq}}}\biggr).
Em titulações ideais, onde não há excesso de reagente e as concentrações finais de Ox e Red são iguais, vale
E_{\text{eq}}=E^\circ_{\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}}.

Exercícios relacionados