A partir dos potenciais de redução a seguir
Passo 1
O enunciado fornece três potenciais padrão de redução (tabela) e pede, a partir deles, que a gente deduza relações entre as espécies iodadas. As informações fornecidas são:
As perguntas (implícitas) que vamos responder, de forma prática e útil para prova, são:
- Qual o potencial padrão
da reação de conversão entre e , ou seja da reação ? - Qual o potencial padrão
da reação de associação ? - Quais as constantes de equilíbrio
dessas reações a (assumiremos )?
Vou usar apenas as informações da tabela acima; nada mais foi fornecido.]
Passo 2
Pequena revisão do que vamos usar (bem didática e sem pular etapas):
-
Potencial padrão de redução
é uma medida da tendência de uma meia-reação ganhar elétrons (reduzir). Quanto maior , mais fácil é reduzir essa espécie (mais forte agente oxidante). -
Quando combinamos duas meias-reações que envolvem o mesmo número de elétrons, o potencial padrão da célula formada é dado por
Aqui usamos a convenção: escolhemos qual meia-reação será a redução (cátodo) e qual será invertida (oxidação, ânodo). O resultado é o
para a reação global.
- A relação entre
e a energia livre padrão é
onde
é o número de elétrons trocados nas meias-reações (mesmo número que aparece nas meias-reações que combinamos) e
é a constante de Faraday (
). Mesmo que na reação global os elétrons cancelem,
é o número de elétrons que circulam no processo redox imaginário que montamos (normalmente aqui
).
- A relação entre
e a constante de equilíbrio é
ou combinando as duas expressões e isolando
em base decimal (útil na prova):
onde usamos
para obter o fator
(fórmula prática:
a
). Nesta fórmula, use vírgula decimal conforme convém.
Com isso temos todas as ferramentas para calcular
de reações que resultam da combinação das meias-reações dadas e, em seguida, calcular
.
Passo 3
Cálculo do potencial padrão da reação
Escolhemos duas meias-reações dadas:
- redução de
: com (essa será o cátodo, redução). - redução de
: com . Para obter a reação entre e devemos usar a inversa desta última como oxidação (ânodo).
Aplicando
temos
Interpretação curta: o sinal positivo significa que, nas condições padrão, a conversão de
para
é espontânea (tende a ocorrer).
Passo 4
Calcular a constante de equilíbrio
para
.
Aqui o número de elétrons envolvidos nas meias-reações que combinamos é
. Usando a fórmula prática em base 10:
Fazendo as contas passo a passo:
Portanto
Conclusão:
da reação
a
é aproximadamente
, ou seja, a transformação favorece o sólido em condições padrão.
Passo 5
Cálculo do potencial padrão da reação de associação
Vamos manipular as meias-reações para obter essa reação sem elétrons no resultado. Use as duas meias-reações:
- redução de
: com (essa é tomada como cátodo na combinação). - redução de
: com . Tomamos a inversa desta como oxidação para montar a reação desejada.
Aplicando a mesma fórmula
Interpretação:
significa que, nas condições padrão, a reação escrita
NÃO é espontânea; o sentido espontâneo padrão é o contrário (formação de
a partir de
e
).
Passo 6
Calcular a constante de equilíbrio
para
.
Novamente
. Usando a fórmula prática:
Logo
Interpretação:
muito menor que
significa que, em condições padrão, praticamente não se forma
a partir de
e
. Observe que se em vez de
tivéssemos
, como a meia-reação de
tem
igual ao de
, a combinação daria
e
, ou seja, equilíbrio não favorece nem um lado em condições padrão (isso é um bom cross-check).
Passo 7
Resumo intuitivo e dica de prova (curto e motivador):
- A diferença de
entre e é pequena mas suficiente para favorecer a precipitação do iodo sólido em condições padrão ( ). - A associação
tem negativo e segundo os potenciais dados; então, com os valores do enunciado, a formação de não é favorecida nas condições padrão. - Método prático para a prova: encontrar a diferença dos
das duas meias-reações (maior menos menor), multiplicar por se quiser o termo para ou usar diretamente .
Força aí — estamos quase dominando esses exercícios! Confere só os números finais abaixo.