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 e (2) calcular o potencial padrão da célula. As semi-reações dadas são:
Vou usar essas informações para montar a célula, balancear os elétrons e calcular o potencial padrão.
Passo 2
Precisamos decidir qual semi-reação atua como redução (cátodo) e qual como oxidação (ânodo) numa célula espontânea. Para isso usamos os potenciais padrão de redução (valores tabelados). Os valores padrão que usarei são:
Explicação simples: a semi-reação com potencial de redução mais positivo tende a ser reduzida (cátodo). Aqui
tem
(mais positivo) e portanto será a redução. A de
tem potencial negativo e, por isso, na célula galvânica será oxidada (ou seja, revertida).
Passo 3
Escrevo a semi-reação de oxidação correspondente ao alumínio (inverto a semi-reação dada, porque ela foi fornecida como redução mas na célula o alumínio será oxidado):
A semi-reação de redução do bromo (mantida como dada) é:
Agora vamos balancear os elétrons. A primeira libera
elétrons, a segunda consome
. O mínimo múltiplo comum é
. Então multiplicamos a semi-reação do alumínio por
e a do bromo por
.
Passo 4
Multiplicando:
Somando as duas semi-reações (os
se cancelam) obtemos a reação global:
Passo 5
Verificação de conservação de massa e carga (para garantir que não erramos): conte átomos e cargas.
- Alumínio:
átomos à esquerda e à direita (como ). - Bromo:
átomos de bromo à esquerda e brometos à direita. - Carga: à esquerda tudo é neutro (átomos e moléculas), carga total
. À direita temos íons totalizando e íons totalizando ; soma . Está balanceado.
Passo 6
Cálculo do potencial padrão da célula. A fórmula para o potencial padrão da célula é
onde
é o potencial de redução do cátodo e
é o potencial de redução do ânodo (note o sinal). Aqui:
Portanto:
Interpretação: potencial positivo indica que a reação global escrita (com
oxidando e
reduzindo) é espontânea sob condições padrão.
Resposta
2\mathrm{Al}{(\mathrm{s})}+3\mathrm{Br}2{(\mathrm{l})}\rightarrow 2\mathrm{Al}{3+}_{(\mathrm{aq})}+6\mathrm{Br}-{(\mathrm{aq})}