Dada a afirmação: As soluções aquosas de
são rapidamente oxidadas ao ar, assim como as soluções de
, embora, no segundo caso, o processo seja mais lento. Explique por que as soluções do íon
, que se encontra entre estes dois íons na tabela periódica, são estáveis com respeito a oxidação aeróbica.
Passo 1
O enunciado compara três cátions de metais de transição em solução aquosa:
,
e
. As soluções de
e de
são oxidadas pelo oxigênio dissolvido no ar (rapidamente no caso do Cr, mais lentamente no caso do Fe). A questão pede para explicar por que, mesmo estando o Mn logo após o Fe na tabela periódica, soluções de
não sofrem oxidação aeróbica. Vamos usar eletroquímica (potenciais padrão de redução e a regra de que uma reação espontânea ocorre quando
).
Passo 2
Listamos os potenciais padrão de redução mais relevantes, no pH
(valores aproximados):
Passo 3
Verificamos a espontaneidade da oxidação de Cr
e de Fe
pelo oxigênio:
a reação global envolve a redução do oxigênio (cátodo) e a oxidação do cátion metálico (ânodo). O potencial da célula é
a reação global envolve a redução do oxigênio (cátodo) e a oxidação do cátion metálico (ânodo). O potencial da célula é
Para
:
Para
:
Passo 4
Para
, o ânodo é
cujo potencial de redução é
.
Logo
Logo
ou seja, negativo. Portanto, a oxidação de
pelo oxigênio não é espontânea.
Passo 5
Como
para o par
versus
, não ocorre oxidação aeróbica de
. Termodinamicamente, o oxigênio não consegue remover elétrons de
, de modo que essas soluções permanecem estáveis ao ar.
Resposta
As soluções de
são estáveis porque o potencial padrão de redução
(
V) é maior que o potencial de redução do oxigênio em pH 7 (
V), resultando em
e, portanto, em não espontaneidade da oxidação aeróbica.