Monte as semirreações de oxidação e redução e depois a reação global de uma pilha formada pelos pares
e
. Indique:
- a direção do fluxo de elétrons.
- quem é cátodo,
- quem é ânodo,
Passo 1
O enunciado pede que eu monte as semirreações de oxidação e de redução e depois a reação global para a pilha formada pelos pares
e
. Além disso devo indicar:
- a direção do fluxo de elétrons,
- quem é cátodo,
- quem é ânodo.
Informações dadas:
- pares fornecidos:
e . - nenhuma outra informação numérica foi fornecida no enunciado (vou usar os potenciais-padrão conhecidos quando for necessário explicar por que uma reação ocorre espontaneamente).
Passo 2
Conceitos básicos que vou usar (explicadinho, passo a passo):
- Oxidação é perda de elétrons. Quando uma espécie perde elétrons escrevemos isso como uma semirreação do tipo: reagente → produto + elétrons.
- Redução é ganho de elétrons. Quando uma espécie ganha elétrons escrevemos: íon + elétrons → metal (ou outro produto reduzido).
- Para decidir qual par será reduzido (cátodo) e qual será oxidado (ânodo) numa pilha podem-se usar os potenciais-padrão de redução
. O par com potencial de redução mais positivo tem maior tendência a ser reduzido. - Valores usuais (tabela padrão):
Como, o par é o que se reduz mais facilmente; portanto ele será o cátodo (redução) e o magnésio será oxidado (ânodo).
Passo 3
Escrevendo as semirreações, com explicações:
- Semirreação de oxidação (o metal Mg perde elétrons):
Explicação: cada átomo de magnésio neutro perde dois elétrons para formar o cátion . Perda de elétrons = oxidação. - Semirreação de redução (o íon prata ganha elétrons):
Explicação: cada íon aceita um elétron para se transformar em prata metálica.
Passo 4
Balanceamento de elétrons entre as semirreações:
- A semirreação de oxidação fornece
(veja o no lado direito). A semirreação de redução consome . Para que o número de elétrons seja o mesmo em ambas e possamos somar as equações, multiplico a redução por : - Agora somo a oxidação com a redução (os
se cancelam): Cancelando os em ambos os lados fica a reação global balanceada: - Verificação rápida de conservação de massa e carga: à esquerda carga total
; à direita . Átomos também balanceados.
Passo 5
Interpretação energética (por que essa reação é espontânea do jeito que escrevemos):
- Fórmula para potencial de célula-padrão:
- Tomando
como cátodo e como ânodo: - Como
, a reação escrita é espontânea: magnésio metálico tende a oxidar e a prata íon a reduzir.
Passo 6
Direção do fluxo de elétrons e comportamento dos eletrodos (prático, para prova):
- Elétrons gerados na oxidação (no eletrodo de magnésio) fluem pelo circuito externo até o eletrodo de prata, onde são consumidos pela redução de
. Em palavras: os elétrons fluem do eletrodo de para o eletrodo de . - Identificação de eletrodos:
- Ânodo = eletrodo onde ocorre oxidação = eletrodo de
(lá o metal se corrói, gera ). - Cátodo = eletrodo onde ocorre redução = eletrodo de
(lá a prata metálica se deposita).
- Ânodo = eletrodo onde ocorre oxidação = eletrodo de
- Movimentação iônica no eletrólito / ponte salina: para manter neutralidade, ânions da ponte salina migram para o compartimento do ânodo (onde aparecem
), e cátions da ponte migram para o compartimento do cátodo.
Passo 7
Dicas rápidas para a prova (memorização e checagem):
- Regra prática: o par com potencial de redução mais positivo é cátodo (reduz), o outro é ânodo (oxida).
- Se não lembrar dos potenciais, lembrar que metais mais reativos (como
) oxidam facilmente; metais nobres (como ) ficam reduzidos. - Sempre verifique balanço de elétrons antes de somar semirreações.
Resposta
Semirreação de oxidação:
Semirreação de redução:
Reação global:
Direção do fluxo de elétrons: dos elétrons fluem do eletrodo de para o eletrodo de
Cátodo: par (redução)
Ânodo: par (oxidação)
Semirreação de redução:
Reação global:
Direção do fluxo de elétrons: dos elétrons fluem do eletrodo de
Cátodo: par
Ânodo: par