(
pontos) O ácido hipocloroso ( HClO ) é um forte agente oxidante (
), quando comparado com o ion hipoclorito
. Porém, o íon hipoclorito é preferido em relação ao ácido hipocloroso quando é aplicado em saneamento básico. Escreva as reações em meio ácido para o HClO e aquoso para o
, e justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado dá dois potenciais-padrão e pede que eu escreva as reações (meio ácido para o
e meio aquoso para o
) e justifique por que, apesar de o
ser um oxidante mais forte (
) que o
(
), o íon hipoclorito é preferido em saneamento.
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Potencial-padrão de redução para
: . - Potencial-padrão de redução para
: .
O que é pedido: - Escrever as reações (metade-reação de redução) adequadas em meio ácido para
e em meio aquoso para . - Justificar por que o
é preferido em aplicações de saneamento, apesar de ter menor .
Passo 2
Primeiro lembrete químico importante (equilíbrio ácido/base):
O ácido hipocloroso (
) tem um
da ordem de
, ou seja, em solução aquosa neutra/levemente básica parte significativa da espécie existe como
. Em pH baixo (meio ácido) predomina
. Esse fato físico-químico vai influenciar qual espécie está presente e qual reação é a relevante.
Passo 3
Escrever e balancear a metade-reação de redução em meio ácido para
.
Queremos reduzir
a cloreto (
). Balanceando átomos e cargas em meio ácido (usando
e
quando necessário) obtemos:
Verificação rápida:
- Átomos: Cl (1 = 1), H (1+1 = 2 à esquerda; 2 à direita em
), O (1=1). - Cargas: esquerda
; direita . Balanceada.
Interpretação didática: a redução deconsome um próton e dois elétrons, formando água e cloreto. A presença de facilita a aceitação de elétrons porque o produto (água) é muito estável.
Passo 4
Escrever e balancear a metade-reação de redução em meio aquoso (considerando ambiente neutro/leve básico) para
.
Em meio aquoso neutro ou básico é conveniente escrever usando
e
. A redução de
a
é:
Verificação:
- Átomos: Cl (1=1), H (2 à esquerda; 2 à direita), O (1+1=2 à esquerda; 2 à direita).
- Cargas: esquerda
; direita . Balanceada.
Interpretação didática: aqui a redução usa água e gera hidróxidos; não consome, por isso é menos favorecida em termos de potencial de redução que a forma protonada.
Passo 5
Explicação do porquê os potenciais diferem (intuição e Nernst resumido).
- Observação prática: as duas reações são quimicamente relacionadas; passar de uma forma à outra envolve adicionar/remover prótons. A forma protonada (
) consome na redução e forma , o que estabiliza o produto e torna a reação de redução termodinamicamente mais favorável — daí o maior ( ). - Em termos de Nernst: quando prótons participam da semirreação, o potencial da meia-reação depende do pH. Em geral, aumentar a atividade de
(meio mais ácido) desloca o potencial para valores mais positivos, tornando a espécie um oxidante mais forte. Assim, a presença de (meio ácido, HClO) aumenta o potencial de redução em relação ao caso em que a espécie é desprotonada ( ), explicando vs .
Passo 6
Justificativa prática: por que, então, em saneamento se prefere usar
(hipoclorito) mesmo tendo menor
?
- Estabilidade e segurança: soluções de hipoclorito (ex.:
) são mais estáveis, fáceis de armazenar e manusear do que liberar/usar um meio ácido que manteria a espécie protonada ( ). em excesso ou pH muito baixo pode gerar gás cloro ( ), que é tóxico e corrosivo. - Controle do pH: em instalações de saneamento é comum manter água em pH neutro a ligeiramente alcalino; nisso, a forma predominante é
. Mesmo assim, em água de pH neutro parte significativa existe como (pelo ), e é a fração de que efetivamente desinfeta melhor (mais penetrante). A escolha do hipoclorito como agente aplicado (fonte de ) é um compromisso: fornece atividade desinfetante suficiente, é mais seguro, econômico e menos corrosivo. - Resumo prático:
é quimicamente um oxidante mais forte (melhor desinfetante por molécula), mas é preferido por razões de estabilidade, segurança e praticidade operacional no saneamento.
Resposta
Justificativa final: