Questão 5. Considere as seguintes semirreações e respectivos valores de potencial padrão de redução:
(a) Qual é a reação global do processo espontâneo? Justifique sua resposta com base na diferença de potencial padrão (
) e na variação da energia livre de Gibbs padrão (
);
(b) Indique as espécies que agem como oxidante e redutor.
(a) Qual é a reação global do processo espontâneo? Justifique sua resposta com base na diferença de potencial padrão (
(b) Indique as espécies que agem como oxidante e redutor.
Passo 1
O enunciado apresenta duas semirreações com seus potenciais padrão de redução e pede (a) a reação global espontânea, justificando via diferença de potencial padrão (
) e variação de energia livre de Gibbs padrão (
); e (b) que identifiquemos o agente oxidante e o agente redutor. Vamos usar os conceitos de eletroquímica de pilhas, em que a meia-reação de maior
tende a ocorrer como redução (cátodo) e a de menor
se inverte para atuar como oxidação (ânodo).
Passo 2
Comparar os potenciais de redução das duas semirreações:
Como
, a reação (i) ocorre como redução (cátodo) e a (ii) se inverte, ocorrendo como oxidação (ânodo).
Passo 3
Escrevemos as meias-reações no mesmo número de elétrons e montamos a reação global:
Cátodo (redução):
Cátodo (redução):
Ânodo (oxidação, invertendo a (ii)):
Somando as duas meias-reações, os elétrons se cancelam e obtemos
O potencial padrão da célula é
o que indica espontaneidade.
Passo 4
Calcular a variação de energia livre padrão associada:
em que
é o número de elétrons trocados e
é a constante de Faraday. Logo,
confirmando que o processo é espontâneo.
Passo 5
Identificar as espécies envolvidas:
– Agente oxidante (aceita elétrons, é reduzido): .
– Agente redutor (doa elétrons, é oxidado): .
– Agente oxidante (aceita elétrons, é reduzido):
– Agente redutor (doa elétrons, é oxidado):
Resposta
(a) Reação global espontânea:
com
e
.
(b) Agente oxidante: . Agente redutor:
.
(b) Agente oxidante: