Escreva a reação da pilha e as respectivas meias-reações, e calcule o potencialpadrão de cada uma das pilhas seguintes informando se o processo é espontâneo ou não sob condições padrões:
Escrever as meias-reações que ocorrem nos eletrodos.
Escrever a reação global da pilha.
Calcular o potencial padrão da pilha, E^\circ_{\text{pila}}.
Dizer se o processo é espontâneo sob condições-padrão.
Informações relevantes que teremos de usar:
Os eletrodos são de platina (\mathrm{Pt}), ou seja, eletrodos inertes que servem só para transferir elétrons; as reações ocorrem entre as espécies aquosas.
Vamos precisar dos potenciais de redução padrão (E^\circ_{\text{red}}) para os pares \mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+} e \mathrm{Sn}^{4+}/\mathrm{Sn}^{2+}. Valores tomados da tabela padrão:
Condições-padrão: todas as concentrações 1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}, 25^\circ\mathrm{C}, 1\\ \mathrm{atm} para gases (não aplicável aqui).
Passo 2
Entendendo como decidir o que é redução e o que é oxidação:
Regra prática: a meia-reação com maior valor de E^\circ_{\text{red}} tende a ocorrer como redução (ganho de elétrons); a menor tende a se oxidar (perder elétrons) quando as duas reações são acopladas.
Aqui: \;E^\circ(\mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+}) = +0,771\\ \mathrm{V} é maior que \;E^\circ(\mathrm{Sn}^{4+}/\mathrm{Sn}^{2+}) = +0,15\\ \mathrm{V}. Logo, o par ferro será o que se reduz (cátodo) e o estanho será o que se oxida (ânodo) na pilha apresentada.
Explicação conceitual curta sobre sinais:
E^\circ_{\text{red}} positivo maior \Rightarrow maior tendência a ganhar elétrons.
Ao inverter uma meia-reação (para representar oxidação) trocamos o sinal do seu E^\circ_{\text{red}} para obter o potencial de oxidação: E^\circ_{\text{ox}} = -E^\circ_{\text{red}}.
Passo 3
Escrever as meias-reações de redução padrão (como aparecem nas tabelas):
Se E^\circ_{\text{pila}}>0 então a reação espontânea no sentido escrito (redução no cátodo, oxidação no ânodo) sob condições-padrão.
Aqui E^\circ_{\text{pila}}=+0,621\\ \mathrm{V}>0, logo o processo é espontâneo em padrões.
Passo 6
Resumo prático para a prova (receita rápida):
Liste os dois pares e pegue E^\circ_{\text{red}} na tabela.
O par com maior E^\circ_{\text{red}} será reduzido (cátodo).
Inverta a meia-reação do par com menor E^\circ_{\text{red}} para ter a oxidação (ânodo) e troque o sinal do seu potencial se for usar E^\circ_{\text{red}} diretamente.
Iguale elétrons (multiplique quando necessário), some meias-reações e calcule E^\circ_{\text{pila}} por subtração.
Se E^\circ_{\text{pila}}>0 então espontâneo; se <0 não espontâneo.