Calcule o potencial
das seguintes células eletroquímicas: diga se a reação é produto favorecida ou reagente favorecida.
b)
b)
Passo 1
O enunciado dá a reação global
e pede:
- calcular o potencial padrão da célula
; - dizer se a reação é produto favorecida (favorecida para a direita) ou reagente favorecida (favorecida para a esquerda).
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- a reação global e as espécies envolvidas (Al em estado sólido, iões
, e em solução aquosa); - não foram fornecidos potenciais, então é necessário usar valores padrão de eletrodo (tabela de potenciais padrão) para as semi‑reações correspondentes.
Passo 2
Identificar as semi‑reações de redução correspondentes e anotar seus potenciais padrão de redução (valores tomados da tabela padrão de potenciais):
- semi‑reação de alumínio (redução):
- semi‑reação estanho(IV) → estanho(II) (redução):
Explicação curta sobre esses números: cada
é o potencial padrão de redução medido em relação ao eletrodo padrão de hidrogénio; valores mais positivos indicam maior tendência de a espécie ser reduzida.
Passo 3
Decidir qual semi‑reação ocorre como redução (cátodo) e qual ocorre como oxidação (ânodo).
- Comparar os
: (Sn /Sn ) é maior que (Al /Al). A semi‑reação com maior ocorre como redução no cátodo. - Logo, no processo dado:
- cátodo (redução):
. - ânodo (oxidação): a inversa da redução do alumínio,
- cátodo (redução):
Passo 4
Balancear elétrons entre as semi‑reações para obter a reação global dada.
- Oxidação de uma unidade de alumínio gera
elétrons. Para ter elétrons compatíveis com a redução do estanho (que consome elétrons por ião), faz‑se o mínimo múltiplo comum: elétrons. - Multiplicar a semi‑reação de oxidação do alumínio por
e a de redução do estanho por :
Somando as duas semi‑reações obtém‑se exatamente a reação global fornecida. Observação importante: ao ajustar coeficientes estequiométricos não se multiplicam os potenciais
— os potenciais são grandezas intensivas e independem dos coeficientes estequiométricos.
Passo 5
Calcular o potencial padrão da célula
.
- Fórmula prática:
, onde ambos são potencias de redução. - Aqui
(Sn /Sn ) e (Al /Al).
Alternativamente: converter o potencial de redução do alumínio em potencial de oxidação (
) e somar com o
do cátodo:
Passo 6
Interpretar o sinal de
quanto à espontaneidade.
- Relação termodinâmica:
, onde é o número total de elétrons trocados ( aqui) e é a constante de Faraday (positiva). - Se
então e a reação é espontânea no sentido escrito (favorecida para os produtos). - Como
, a reação é favorecida para os produtos (espontânea à direita) sob condições padrão.
Passo 7
Resumo prático (o que fazer numa prova, passo a passo):
- Identificar as semi‑reações de redução e pegar os
numa tabela. - Determinar qual semi‑reação tem maior
→ cátodo (redução); a outra será o ânodo (oxidação). - Balancear elétrons (LCM) para checar consistência estequiométrica da reação global.
- Calcular
. Não multiplique potenciais por coeficientes. - Usar o sinal de
para decidir espontaneidade (positivo → produtos favorecidos).
Resposta
Reação favorecida: produtos (favorecida para a direita, espontânea em condições padrão)