1- ( 1,0 pontos) O ion perclorato é um agente oxidante mais forte em
ou
? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pergunta em qual pH o íon perclorato é um agente oxidante mais forte: em
ou em
.
Dados fornecidos: a meia-reação
Dados fornecidos: a meia-reação
e o potencial padrão indicado
.
Vou comparar os potenciais de redução nessa meia-reação em e em
para saber onde o perclorato tem maior tendência a ser reduzido (ou seja, é um oxidante mais forte). Assumo condições padrão para as espécies aquosas diferentes de
(por exemplo,
), que é a forma usual de comparar potenciais via Nernst.
Vou comparar os potenciais de redução nessa meia-reação em
Passo 2
Conceito importante (explicado sem pressa): um agente oxidante é algo que ganha elétrons — isto é, sofre redução. Quanto mais positivo for o potencial de redução
da meia-reação, maior a tendência desse par ser reduzido e, portanto, mais forte é o agente oxidante. Então, para decidir onde o perclorato é mais forte, basta comparar o valor de
nos dois pHs: o maior
indica o pH em que o perclorato é um oxidante mais potente.
Passo 3
Ferramenta matemática: a equação de Nernst relaciona o potencial em condições reais com o potencial padrão. A forma prática à
é
onde:
-
é o potencial de redução nas condições dadas; -
é o potencial padrão (aqui ); -
é o número de elétrons trocados na meia-reação (aqui ); -
é o quociente de reação construído com atividades (aqui aproximadas por concentrações).
Para a meia-reação dada,
pois a água é solvente (atividade
) e aparecem
no numerador e
e
no denominador.
Passo 4
Para comparar os dois pHs de forma simples, tomo
(estado padrão para esses íons), então
Usando logaritmos:
Como por definição
, obtemos
Passo 5
Substituindo
na equação de Nernst:
Com
o fator
simplifica, ficando
Isto mostra que o potencial de redução cai linearmente com o aumento do pH, com declive
por unidade de pH.
Passo 6
Agora calculo numericamente os dois casos:
- Para
:
- Para
:
Passo 7
Interpretação final (motivação física curta): como a meia-reação consome
, um meio mais ácido (maior
, menor pH) facilita a redução, aumentando o potencial. Portanto o perclorato tem maior tendência a ser reduzido — isto é, é um agente oxidante mais forte — em meio ácido (pH baixo).
Resposta
Em
— o íon perclorato é um agente oxidante mais forte (
contra
).