Calcular o potencial padrão
para cada uma das reações redox seguintes.
Passo 1
O que o enunciado pede e o que temos:
- Pede calcular o potencial padrão
(ou ) para a reação global dada. - A reação fornecida é
- Para obter
precisamos decompor a reação em semirreações de oxidação e redução, usar potenciais padrão de redução conhecidos para cada semirreação e combinar corretamente. - Vou usar os potenciais padrão de redução (tabelados, a
): -
para é . -
para é .
-
- Observação: esses valores vêm de tabelas padrão; pequenas diferenças de arredondamento (ex.:
para permanganato) mudariam a resposta na segunda casa decimal.
Passo 2
Escrever explicitamente as semirreações de redução (na forma usual tabelada) e seus
:
Nota: ambas estão escritas como reações de redução; a que tiver o maior
age como catodo (reduz-se) em uma célula eletroquímica padrão.
Passo 3
Identificar qual semirreação será redução (catodo) e qual será a oxidação (anodo) ao comparar
:
-
é maior que . - Logo, o permanganato se reduz (cátodo) e o oxigénio/água será o par cujo sentido efetivo na reação global é oxidação (isto é, a semirreação de oxigénio escrita como redução precisa ser revertida para representar oxidação no processo global).
Passo 4
Balancear elétrons entre semirreações e verificar que obtém a reação global dada:
- A semirreação do permanganato usa
por . Se multiplicarmos por temos elétrons:
- A semirreação do oxigénio (redução) usa
por . Se multiplicarmos por temos elétrons:
- Para montar a reação global, somamos a redução do permanganato (acima) com a oxidação correspondente à semirreação do oxigénio invertida. Subtraindo a segunda (ou somando sua inversa) e cancelando os
, obtemos: - Soma direta das duas reduções dá:
- Mas o correto é considerar que a semirreação de oxigénio atua como oxidação na reação global, ou seja, devemos inverter a segunda equação; fazendo a combinação correta (redução do permanganato + oxidação da água/oxigénio) e simplificando prótons e águas, chega-se à forma dada:
o que confirma que os fatores
e
usados acima são os apropriados (o LCM de
e
é
elétrons).
Passo 5
Explicar por que o potencial padrão da célula é a diferença entre os potenciais de redução:
- Cada semirreação tem associado um
dado por , onde: -
é o número de elétrons transferidos na semirreação, -
é a constante de Faraday.
-
- Para a reação global a
é a soma algebrica dos das semirreações (atenção ao sinal quando uma semirreação é invertida). - Dividindo
por obtém-se o . Isso leva à forma prática (e usual) de calcular o potencial padrão da célula como
- Importante: essa diferença não depende dos coeficientes estequiométricos usados para igualar elétrons — multiplicar uma semirreação por um número não muda seu
.
Passo 6
Calcular numericamente
:
Realizando a subtração:
Passo 7
Interpretação rápida e incentivo:
- O
positivo ( ) indica que, sob condições padrão, a reação global escrita (com se reduzindo e sendo oxidadA a ) é termodinamicamente favorável. - Bom trabalho até aqui — você já sabe como decompor reações redox, usar os potenciais tabelados e calcular
. Continue praticando que dá certo!