Escreva as reações globais espontâneas, calcule
para as combinações de semi-reações a seguir: *Balanceie as reações quando necessário.
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva as reações globais espontâneas formadas a partir das duas semi-reações dadas e que calcule
e
. As semi-reações fornecidas (como escritas) são:
Informações relevantes que temos do enunciado:
- Devemos balancear quando necessário.
- Precisamos identificar qual semi-reação será redução (cátodo) e qual será oxidação (ânodo) para formar a reação espontânea.
- Precisamos calcular o potencial padrão da célula
e a energia livre padrão .
Passo 2
Balancear as semi-reações corretamente (átomos e cargas). As semi-reações de halogênios na forma molecular são habitualmente escritas com
elétrons porque cada molécula diatômica forma duas íons haleto:
Explicação didática: para balancear uma semi-reação de halogênio molecular a íons haleto, cada átomo de halogênio captura um elétron. Como
tem dois átomos, são necessários
elétrons para formar
. Mesma ideia para
.
Passo 3
Precisamos dos potenciais padrão de redução (tabelados) para decidir qual espécie será reduzida. Usarei os valores padrão à
(tabelados):
Como regra prática: a semi-reação com maior potencial de redução tende a ser reduzida (ocupa o cátodo) e a outra será oxidada (inverteremos a sua semi-reação escrita como redução para obter a oxidação).
Passo 4
Identificar cátodo e ânodo e escrever a reação global espontânea.
- O par com maior
é ( ), portanto será reduzido (cátodo):
- O outro par
terá a semi-reação invertida como oxidação (ânodo):
Somando as duas semi-reações (elétrons se cancelam) obtemos a reação global espontânea:
Comentário prático: a cloro molécula oxida os brometos a bromo molecular, enquanto ela mesma é reduzida a cloreto.
Passo 5
Calcular o potencial padrão da célula
.
Fórmula usada (definição de potencial de célula padrão):
Aqui:
Portanto:
Passo 6
Calcular
padrão para a reação usando a relação entre energia livre e potencial de célula:
onde:
-
é o número de elétrons trocados na reação global. Aqui (veja as semi-reações balanceadas). -
é a constante de Faraday: .
Substituindo:
Lembrando que
, então:
Convertendo para
:
Interpretação:
e
indicam que a reação que escrevemos é espontânea sob condições-padrão.
Passo 7
Resumo/fixação rápida (para a prova):
- Determine os potenciais padrão de redução a partir da tabela.
- A maior
(mais positivo) é reduzida no cátodo. - Inverta a semi-reação de menor
para obter a oxidação no ânodo. - Balanceie elétrons e some as semi-reações.
- Calcule
. - Calcule
.