Questão 4. (2,0 pontos) Calcule
a
para a reação:
Oxidação:
Redução:
Passo 1
O enunciado pede para calcular
a
para a reação
Informações fornecidas:
- Meia-reação de redução (catodo):
com . (Peguei este valor do enunciado.) - Meia-reação de oxidação (anodo), indicada como cinco vezes
com (isto é o potencial de oxidação; o potencial padrão de redução correspondente é .) (Peguei estes valores do enunciado.) - O potencial padrão da célula informado é
. (Peguei este valor do enunciado.) - A reação envolve
elétrons por mol de reação balanceada (peguei isso do balanceamento mostrado). - Temperatura padrão
(ou seja, condições padrão).
O que precisa ser calculado:(energia livre padrão) da reação escrita.
Passo 2
Entender como obter o potencial padrão da célula
. Conceito rápido e prático:
- Cada meia-reação tem um potencial padrão de redução
. Para a célula, o potencial padrão é
onde
é o potencial de redução do cátodo (onde ocorre redução) e
é o potencial de redução do ânodo (a meia-reação que é escrita como redução, mas que na célula ocorre oxidando-se).
- No enunciado já está claro que o MnO
é reduzido com e que a meia-reação de prata, na forma de redução, tem . Como a prata está sendo oxidada na reação global, ela é o ânodo. - Portanto
confirmando o valor dado no enunciado. Aqui expliquei por que subtrai-se o potencial de redução do ânodo (regra prática).
Passo 3
Relação entre
e
e o significado das grandezas. Fórmula fundamental:
Explicando cada termo:
-
é a variação da energia livre de Gibbs padrão por mol de reação tal como escrita (unidade: ). -
é o número de mols de elétrons transferidos na reação balanceada (aqui — peguei do balanceamento). -
é a constante de Faraday, quantidade de carga elétrica por mol de elétrons; valor padrão
Unidades:
(coulomb) vezes
(volt) dá
(joule), pois
. Por isso o produto
tem unidade
quando multiplicado por
.
Passo 4
Cálculo numérico passo a passo substituindo os valores. Usar
,
e
.
Calcule passo a passo:
Multiplicando por 5:
Com o sinal da fórmula:
Arredondando com três algarismos significativos:
Convertendo para
:
Passo 5
Interpretação final rápida e incentivo: o sinal negativo significa que, sob condições padrão, a reação é espontânea (energia livre diminui). Ótimo — você conseguiu ligar potenciais e termodinâmica! Isso é a base para resolver problemas de pilhas/redox na prova; decore a relação
e lembre-se de identificar corretamente qual meia-reação é cátodo (redução) e qual é ânodo (oxidação).