Calcule
e
para as seguintes pilhas (Consulte a tabela de potenciais de redução a
):
c) Íons cromo (II) e íons estanho (IV) produzindo íons cromo (III) e íons estanho (II)
c) Íons cromo (II) e íons estanho (IV) produzindo íons cromo (III) e íons estanho (II)
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule o potencial padrão da pilha
e a variação de energia livre padrão
para a reação em que íons cromo(II) e íons estanho(IV) produzem íons cromo(III) e íons estanho(II).
Informações dadas/implicadas pelo enunciado:
Informações dadas/implicadas pelo enunciado:
- Reagentes e produtos: íons
, → produtos , . - Condições padrão (temperatura
, concentrações etc.). - Posso consultar a tabela de potenciais de redução a
para obter os potenciais padrão das meias-reações.
Passo 2
Identificar as meias-reações relevantes (na forma de redução) e anotar os potenciais padrão retirados da tabela de potenciais de redução a
(aqui eu usei os valores da tabela padrão):
- Meia-reação cromo (redução):
com potencial padrão . (valor obtido da tabela) - Meia-reação estanho (redução):
com potencial padrão . (valor obtido da tabela)
Explicação didática curta sobre
:
é o potencial de redução padrão de uma meia-reação — quanto mais positivo for
, maior a tendência daquela espécie a ser reduzida (ganhar elétrons) em condições padrão.
Passo 3
Determinar qual espécie será reduzida e qual será oxidada:
- Comparando potenciais de redução,
tem e tem . A meia-reação com potencial mais positivo tende a ocorrer como redução (cátodo): portanto será reduzido a . - Consequentemente,
será oxidado a (ânodo).
Escrevendo as meias-reações com a orientação usada no balanço (uma como oxidação, outra como redução):
- Oxidação (ânodo):
. - Redução (cátodo):
.
Balancear elétrons: a oxidação do cromo libera 1 elétron por átomo, a redução do estanho consome 2 elétrons — multiplico a meia-reação do cromo por 2 para igualar os elétrons:
Somando com a redução do estanho obtemos a reação global balanceada:
Aqui
, o número total de elétrons transportados por mol de reação como escrita, é
.
Passo 4
Calcular o potencial padrão da pilha
. Fórmula básica (usando potenciais de redução da tabela):
Substituindo os valores (lembre que ambos valores são potenciais de redução da tabela; o ânodo é aquele que será oxidado, aqui o par
):
Fazendo a conta:
Observação didática: também é comum calcular assim:
, onde a oxidação do ânodo tem potencial igual a
.
Passo 5
Calcular
padrão usando a relação entre energia livre e potencial de célula:
Explicação das constantes:
-
é o número de elétrons trocados por fórmula da reação balanceada — aqui . -
é a constante de Faraday, .
Substituindo:
Lembrando que
, então resultado em joules por mol:
Calcule passo a passo:
Portanto
Convertendo para
:
Interpretação física curta:
negativo indica que, sob condições padrão, a reação espontaneamente tende a ocorrer no sentido escrito (cromo(II) + estanho(IV) → cromo(III) + estanho(II)), compatível com
.