Questão 14. Dados os seguintes conjuntos de semi-reações, escreva a reação global das células galvânicas e calcule o potencial padrão.
Passo 1
O enunciado dá duas semi-reações (na forma de redução) e pede duas coisas: (1) escrever a reação global da célula galvânica formada por essas semi-reações e (2) calcular o potencial padrão da célula. As informações fornecidas no enunciado são:
Não há outras informações explícitas no enunciado (por exemplo, valores numéricos de potenciais), portanto usarei os potenciais padrão conhecidos em tabelas de eletroquímica para essas duas semi-reações.
Passo 2
Explicando conceitos importantes (aula rápida e prática):
- Potencial padrão de redução
é a tensão medida quando uma meia-célula (a reação de redução em questão) está em condições-padrão (1 M para íons em solução, 1 atm para gases, 25 °C). Valores positivos indicam tendência maior a ser reduzido; valores negativos indicam tendência menor. - Numa célula galvânica espontânea, a semi-reação com
mais positivo atua como redução (cátodo) e a outra é invertida (oxidação) e atua como ânodo. - O potencial padrão da célula é dado por
onde ambos
e
são os potenciais de redução tabelados para as semi-reações.
Agora pego os valores padrão (valores de tabela):
Esses são valores padrão conhecidos em tabelas de eletroquímica (condições padrão).
Passo 3
Decidir qual é cátodo e qual é ânodo:
- Comparo os
de redução: (cloro) é maior que (manganês). Portanto a semi-reação do cloro será reduzida (cátodo) e a do manganês será oxidada (ânodo). - A semi-reação de manganês, escrita como redução no enunciado, deve ser invertida para representar a oxidação real que ocorrerá no ânodo:
- A semi-reação do cloro (mantida como redução) é:
Passo 4
Balanceamento de elétrons e montagem da reação global:
- Ambas as semi-reações envolvem
elétrons, então já estão equilibradas em número de elétrons e podem ser somadas diretamente. - Somando as duas semi-reações (oxidação do Mn + redução do Cl2) e cancelando os elétrons:
soma:
Essa é a reação global balanceada (os elétrons se cancelam).
Passo 5
Cálculo do potencial padrão da célula:
- Usando a fórmula
onde ambos os termos são potenciais de redução tabelados.
- Substituindo os valores tabelados:
- Fazendo a conta (soma dos módulos, pois subtrair um negativo):
Obs.: usei vírgula decimal conforme convenção local:
,
e
.
Passo 6
Interpretação final e observações práticas:
- A célula é espontânea em condições-padrão porque
. - Sentido dos elétrons: os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, ou seja, do eletrodo de
metálico para o eletrodo onde ocorre a redução de . - Número total de elétrons transferidos na reação global é
.