Escreva as equações globais das reações das pilhas e as respectivas meias-reações. Calcule o potencial-padrão de cada uma das pilhas e a energia de Gibbs.
Passo 1
O enunciado pede três coisas: escrever as equações globais das reações das pilhas e as respetivas meias-reações; calcular o potencial-padrão de cada uma das pilhas; calcular a energia livre de Gibbs padrão de cada pilha.
Informações dadas: nenhuma pilha específica foi indicada no enunciado que você enviou — não há indicação das espécies químicas, nem das meias-reações, nem dos potenciais-padrão. Portanto, com os dados atuais não dá para escrever as equações específicas nem calcular valores numéricos.
Informações dadas: nenhuma pilha específica foi indicada no enunciado que você enviou — não há indicação das espécies químicas, nem das meias-reações, nem dos potenciais-padrão. Portanto, com os dados atuais não dá para escrever as equações específicas nem calcular valores numéricos.
Passo 2
O que se faz, passo a passo, quando o enunciado identifica uma pilha (a parte teórica que você precisa aprender para a prova). Primeiro, identificar as duas meias-reações (redução e oxidação). Uma meias-reação é uma transformação que mostra só a parte de redução (ganho de elétrons) ou só a oxidação (perda de elétrons). Exemplos de forma geral:
Cada símbolo significa:
é um íon com carga
,
é o elétron,
e
são números inteiros de elétrons transferidos.
Passo 3
Como balancear meias-reações (átomos e cargas). Regras práticas:
- Balanceie os átomos diferentes de
e diretamente. - Balanceie o oxigênio com
. - Balanceie o hidrogênio com
(em meio ácido) ou com (em meio básico). - Balanceie as cargas adicionando
.
Exemplo concreto e simples (útil na prova): meias-reações do zinco e do cobre (pilha de Daniell):
Aqui já estão balanceadas em número de átomos e cargas (cada uma envolve
elétrons).
Passo 4
Como montar a reação global da pilha. Depois de ter as meias-reações balanceadas, some-as de modo que os elétrons se cancelem. No exemplo da pilha Daniell: some as duas meias-reações acima; os
aparecem em ambos os lados e se cancelam, ficando a reação global:
Dica prática: o reagente que perde elétrons (oxida) é o ânodo; o que ganha elétrons (reduz) é o cátodo.
Passo 5
Como calcular o potencial-padrão da pilha (a fórmula e a interpretação). Para cada meia-reação existe um potencial de redução padrão
(tabela). O potencial-padrão da pilha é a diferença entre o potencial de redução do cátodo e o potencial de redução do ânodo:
Explicando:
é o potencial de redução (padrão) da meia-reação que ocorre como redução;
é o potencial de redução (padrão) da meia-reação que ocorre como oxidação (note: usa-se o valor de redução da tabela, mesmo para o ânodo, e subtrai-se). Se
a reação global é espontânea sob condições-padrão.
Passo 6
Exemplo prático (para você ver a conta passo a passo): pilha Daniell (Zn / Cu). Valores tabelados (condições padrão):
Identificamos cátodo = cobre (redução) e ânodo = zinco (oxidação). Então:
Mostrei a subtração explicitamente para você fazer na prova sem calculadora:
.
Passo 7
Como calcular a energia livre de Gibbs padrão (
). Fórmula-padrão que relaciona
com
:
onde
é o número de elétrons trocados na reação global (um inteiro), e
é a constante de Faraday,
(cotação usual). Interpretação: sinal negativo significa que se
então
e a reação é espontânea sob condições padrão.
Passo 8
Exemplo numérico do cálculo de
para a pilha Daniell já com
e
(porque as meias-reações trocam
elétrons):
Primeiro calcule :
.
Depois multiplique por :
. Faça a conta à mão:
e
. Somando:
. Então:
Primeiro calcule
Depois multiplique por
Mostrei as etapas de multiplicação para você conseguir sem calculadora.
Passo 9
Erros comuns e dicas rápidas para a prova:
- Não troque sinais: sempre pegue na tabela o potencial de redução padrão (mesmo para a meia-reação que age como ânodo) e faça
. - Conte corretamente
: é o total de elétrons que aparece nas meias-reações depois de balanceadas (lembre-se de multiplicar meias-reações se necessário para igualar elétrons). - Unidades:
em , em , em (às vezes convertemos para ). - Interprete sinais:
(espontânea nas condições padrão).
Passo 10
Resumo prático do procedimento que você deve aplicar em cada exercício da prova (passos para resolver):
- Anote as duas meias-reações (com seus estados e fases).
- Balanceie átomos e cargas, iguale o número de elétrons.
- Some para obter a reação global (elétrons se cancelam).
- Use a tabela de potenciais padrão para obter
e . - Calcule
. - Calcule
.
Vai dar certo — respira, segue esses passos e resolve passo a passo.
Resposta
Não é possível escrever as equações globais e as meias-reações específicas porque o enunciado não especifica quais pilhas (quais espécies/redox) devem ser usadas.
O potencial-padrão de uma pilha é dado por
e não pode ser calculado numericamente sem os potenciais-padrão das meias-reações.
A energia livre de Gibbs padrão é dada por
e não pode ser obtida numericamente sem conhecer
e
.