Questão 15. Determine quais reações ocorrerão espontaneamente entre os seguintes conjuntos de reagentes em solução aquosa:
Passo 1
O enunciado pede para determinar quais reações ocorrerão espontaneamente entre os reagentes em solução aquosa:
,
,
e
.
Lista explícita das perguntas (ou seja, quais pares devemos avaliar):
Lista explícita das perguntas (ou seja, quais pares devemos avaliar):
-
com -
com -
com -
com -
com -
com
Essas são todas as combinações relevantes entre os quatro reagentes. A partir daqui eu vou analisar cada caso e ensinar os conceitos necessários passo a passo.
Passo 2
Como vamos decidir se uma reação redox é espontânea, vamos escolher um critério prático e confiável: comparar potenciais-padrão de redução (ou usar a série de atividade dos metais). Vou usar potenciais-padrão porque dá um número claro para decidir espontaneidade. Informação necessária (tabela padrão): os potenciais de redução que precisamos são os seguintes (valores padrão, a
, eletrodo padrão de hidrogênio =
).
Passo 3
Explicando a ferramenta que vou usar (aula curta e prática):
- Uma reação redox se escreve em duas meias-reações: uma de redução (ganho de elétrons) e outra de oxidação (perda de elétrons).
- O potencial-padrão de redução,
, mede a tendência da meia-reaçãode redução acontecer. Quanto mais positivo , maior a tendência de reduzir. - Para uma célula formada por duas meias-reações, o potencial da célula é
Se
a reação espontânea (no sentido escrito) sob condições-padrão; se
não é espontânea nesse sentido.
- Variáveis:
é o potencial de redução da meia-reaçãodo catodo (onde ocorre redução), é o potencial de redução da meia-reaçãodo que será invertida (oxidação).
Passo 4
Valores que usarei (da tabela padrão, para os pares relevantes):
Observação rápida: usamos vírgula decimal conforme pedido. O valor
para o par
significa que o metal Mn tende a se oxidar (perder elétrons) mais facilmente que o hidrogênio padrão; por isso esperamos que Mn metálico possa reduzir
a
.
Passo 5
Analisando
+
. Raciocínio passo a passo:
- Em solução aquosa
fornece (acidez forte) e (espectador). A reação provável de deslocamento é
- Escrevemos as meias-reações padrão:
- Calculamos
:
- Interpretação:
significa que a reação é espontânea sob condições padrão. Conclusão prática: o manganês metálico dissolve em ácido clorídrico liberando hidrogênio gasoso e formando em solução:
(Essa é a reação típica metal + ácido forte.)
Passo 6
Analisando
+
(ou equivalentemente
com
):
- A hipótese contrária seria
reduzindo e depositando :
- Meias-reações (usamos os mesmos
anteriores). Se tratarmos a redução como a ganhando elétrons, então e a oxidação do tem potencial (como redução) . Assim
- Como
, a reação escrita (H2 reduzindo ) não é espontânea sob condições padrão. Conclusão prática: não reduz para depositar Mn metálico (ou seja, não ocorre a reação inversa espontaneamente).
Passo 7
Restantes dos pares — raciocínio prático e rápido:
-
com : temos a mesma espécie redox ( ) em ambas as formas; não há diferença de potencial que faça um deslocamento — não há reação espontânea (só equilíbrio entre metal e íon). -
com : ambas as soluções têm íons e e ; não há reação redox entre essas espécies (apenas mistura e possível efeito de íon comum), portanto sem reação química nova. -
com : hidrogênio molecular e ácido clorídrico coexistem; não há reação espontânea de com que faça algo útil (seria simplesmente o equilíbrio do par redox do hidrogênio), logo nada acontece de novo sem um eletrodo/catalisador.
Resumo: nenhum desses restantes fornecepara uma reação útil, exceto o caso em que o metal Mn reduz .
Resposta
Nenhuma das outras combinações listadas (