Dadas as seguintes semirreações de redução com os respectivos valores de potencial padrão de redução, responda às questões 6 a 11.
Calcule o valor de
e preveja a espontaneidade das seguintes reações:
com
;
Calcule o valor de
Passo 1
O que o problema pede: calcular
para a interação entre
e
e prever se a reação é espontânea.
Informações usadas (a questão dizia que as semirreações e seus potenciais padrão foram dados; aqui uso os valores padrão de tabela):
Informações usadas (a questão dizia que as semirreações e seus potenciais padrão foram dados; aqui uso os valores padrão de tabela):
(esses são os potenciais padrão usuais em tabelas; se a sua tabela for diferente, basta substituir os valores e recalcular.)
Passo 2
Entendendo o que significa cada potencial e como decidir quem é agente oxidante e quem é agente redutor: o potencial padrão de redução
mede a tendência de uma espécie ser reduzida. Quanto maior
, maior a tendência de redução. A meia-reação com maior
será o catodo (redução) num pilha espontânea; a outra será invertida (oxidação) no anodo.
Aqui, comparando os valores:
Aqui, comparando os valores:
Logo
será reduzido a
(cátodo) e
será oxidado a
(ânodo).
Passo 3
Escrevendo as meias-reações com a direção escolhida:
meia-reação de cátodo (redução):
meia-reação de cátodo (redução):
meia-reação de ânodo (oxidação) — é a inversa da redução de prata:
Observação prática: ao calcular a força da pilha usamos a fórmula direta abaixo, não precisamos mudar o sinal dos dados tabelados se usarmos a forma padrão da fórmula.
Passo 4
Fórmula para o potencial padrão da pilha:
Aqui
(Ce
Ce
) e
(Ag
Ag). Substituindo:
Passo 5
Interpretação do sinal:
é positivo, portanto a reação espontânea no sentido que escrevemos (Ce
reduzindo-se e Ag oxidando-se) é termodinamicamente favorecida. Uma checagem com a variação de energia livre padrão:
onde
é o número de elétrons trocados (aqui
) e
é a constante de Faraday (
). Calculando:
Como
, isso confirma que a reação é espontânea sob condições padrão.
Resposta
Reação espontânea: Sim (porque