(b) Calcule a variação de energia livre padrão para a seguinte reação usando os potenciais da celula padrão para a seguinte semirreação que está envolvida: (
pontos)
Passo 1
O enunciado pede: calcular a variação de energia livre padrão (ΔG°) para a reação
Informações que vou usar (valores padronizados da tabela de potenciais padrão de eletrodo a
):
- Potencial de redução da meia-reação
: - Potencial de redução da meia-reação
:
O que é pedido: encontrar
da reação global padrão usando esses potenciais.
Passo 2
Identificar as duas meias-reações e o sentido em que ocorrem aqui (redução e oxidação).
- Meia-reação 1 (redução candidata):
com - Meia-reação 2 (redução na tabela):
com
Regra prática: em uma célula voltaica, a meia-reação com maior
tende a ocorrer como redução (cátodo) e a outra será oxidada (ânodo). Aqui
, então:
- Cátodo (redução):
- Ânodo (oxidação): a reação mostrada no enunciado usa
, que é a inversa da meia-reação de redução dada para o sistema AgCl/Ag.
Passo 3
Calcular o potencial padrão da célula
.
Fórmula conveniente (usando potenciais de redução da tabela):
Fórmula conveniente (usando potenciais de redução da tabela):
Aqui:
Fazendo a conta:
Explicação curta da fórmula: subtrai-se o potencial de redução do eletrodo que será oxidado (porque de fato ele é revertido) do potencial de redução do eletrodo que é reduzido.
Passo 4
Determinar o número de elétrons trocados (
) na reação global.
Cada meia-reação dada envolve um elétron:
Cada meia-reação dada envolve um elétron:
Ao combinar (com uma invertida), os elétrons se cancelam e o número de elétrons transportados na reação global é
Passo 5
Relacionar energia livre padrão com o potencial padrão da célula.
Fórmula fundamental (a , mas válida em geral):
Fórmula fundamental (a
onde:
-
é a variação de energia livre padrão (unidade ), -
é o número de elétrons transferidos por mol de reação (aqui ), -
é a constante de Faraday, (coulomb por mol), -
é o potencial padrão da célula em volts ( ).
Passo 6
Calcular numericamente
.
Substituindo os valores:
Substituindo os valores:
Lembrando que
, o produto dá joules por mol:
Fazendo a multiplicação:
Passo 7
Converter para unidades mais usuais (kJ·mol^{-1}) e arredondar razoavelmente.
Arredondando para duas casas decimais:
Passo 8
Interpretação rápida (motivacional): o valor negativo de
indica que, sob condições padrão, a reação escrita é espontânea no sentido mostrado. Bom trabalho por chegar até aqui — essa é a fórmula-chave que aparece sempre em provas: combinar potenciais e usar
. Você consegue aplicar isso em qualquer problema similar!