Os eletrodos
e
têm os respectivos potenciais normais:
e
. Qual o valor do potencial normal do eletrodo redox
? Qual o estado de oxidação do mercúrio mais estável?
Passo 1
O enunciado dá dois potenciais padrão (de redução) relativos ao eletrodo de mercúrio com eletrodo de platina como contato elétrico:
- Potencial do eletrodo
: . - Potencial do eletrodo
: .
O que o exercício pede:
- Calcular o potencial normal (padrão) do eletrodo redox
— ou seja, o potencial padrão da célula que envolve os pares e , e portanto o potencial padrão associado à reação entre e . - Dizer qual estado de oxidação do mercúrio é o mais estável, com base nesses potenciais.
Passo 2
Relembrando conceitos (aula rápida e prática):
- O potencial padrão de redução
indica a tendência da espécie oxidada ser reduzida. Quanto maior (mais positivo) , maior a tendência de redução. - Para uma célula formada por dois semi-ciclos de redução, o potencial padrão da célula é dado por
Aqui escolhemos como cátodo o par com maior
(mais facilmente reduzido) e como ânodo o par com menor
.
- A interpretação do sinal: se
, a reação escrita (redução no cátodo e oxidação no ânodo) é espontânea sob condições padrão.
Passo 3
Identificar cátodo e ânodo entre os dois pares dados:
-
é maior que .
Portanto o paratua como cátodo (redução) e o par atua como ânodo (oxidação reversa).
Calcule o potencial padrão da célula:
Passo 4
Escrever a reação global correspondente (cancelando elétrons):
- Meios individuais:
- Cátodo (redução):
. - Ânodo (oxidação, inverso do dado):
.
- Cátodo (redução):
- Somando as duas meia‑reações cancelam os elétrons e uma das substâncias metálicas:
Como
, essa reação é espontânea nas condições padrão no sentido escrito (formação de
a partir de
e
).
Passo 5
Interpretação em termos de estabilidade dos estados de oxidação:
- A reação espontânea
indica que, em presença de mercúrio metálico, a forma (estado de oxidação médio por átomo de Hg) é termodinamicamente favorecida em relação à mistura . - Para quantificar o grau de favorecimento, podemos calcular a constante de equilíbrio
pela relação
Usando
,
,
,
e
,
logo
Isso significa que, nas condições padrão, o equilíbrio favorece
(existe uma razão ~65 a favor do produto), corroborando que o estado de oxidação
(na forma
) é o mais estável entre as opções consideradas.
Passo 6
Resumo final (respostas concisas e como usar isso na prova):
- Para obter o potencial do par envolvendo
e , subtrai-se os potenciais padrão de redução dos pares com metal comum (a diferença dá o da célula). - A diferença positiva indica espontaneidade no sentido que coloca
como produto, ou seja, favorece o estado . - Num exame: escreva as meias‑reações, identifique cátodo (maior
) e ânodo (menor ), aplique e interprete o sinal.
Resposta
O estado de oxidação mais estável é
(na forma
).