Para a redução do íon permanganato \mathrm{MnO}^{4-} para \mathrm{Mn}^{2+} em uma solução ácida, o potencial padrão de redução é \mathrm{E}^{\circ}=+1.51 \mathrm{~V}. Tendo em conta os valores dos potenciais padrões de redução indique e mostre qual desses eletrodos abaixo poderão ser usados para reduzir espontenamente os ions permangananatos nas condições padrões.
\begin{array}{ll} \mathrm{Zn}^{2+}(a q)+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Zn}(s) & E^{\circ}=-0.7618 \mathrm{~V} \\\ \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Ag}(s) & E^{\circ}=0.7996 \mathrm{~V} \\\ \mathrm{Au}^{+}(a q)+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Au}(s) & E^{\circ}=1.692 \mathrm{~V} \end{array}
Resposta: Z n / Z n^{2+} e A g / A g^{+}

Passo 1

O enunciado pede que verifiquemos quais eletrodos metal/metal-íon poderão reduzir espontaneamente o íon permanganato, cuja meia-reação de redução em meio ácido é
\mathrm{MnO}_{4}^{-}(aq) + 8\,\mathrm{H}^{+}(aq) + 5\,\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+}(aq) + 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(l),
com potencial padrão de redução \,E^{\circ}_{\text{MnO}_{4}^{-}/\text{Mn}^{2+}}=+1{,}51\,\mathrm{V}.
Vamos usar o conceito de potencial de célula e o critério de espontaneidade em condições-padrão.

Passo 2

Para uma célula galvânica padrão, o potencial de célula é
E_{\text{célula}}^{\circ} =E^{\circ}_{\text{cátodo}} - E^{\circ}_{\text{ânodo}}.éáâ
A reação é espontânea se E_{\text{célula}}^{\circ}>0é.
Aqui sempre tomamos o íon permanganato como cátodo ( E^{\circ}=+1{,}51\,\mathrm{V}) e o metal/metal-íon como ânodo (reação de oxidação inversa do dado de redução).

Passo 3

Para o eletrodo \mathrm{Zn}/\mathrm{Zn}^{2+}, o potencial de redução fornecido é
E^{\circ}_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}}=-0{,}7618\,\mathrm{V}.
Logo
E_{\text{célula}}^{\circ} =+1{,}51 - (-0{,}7618) =+2{,}2718\,\mathrm{V}>0,é
o que indica espontaneidade.

Passo 4

Para o eletrodo \mathrm{Ag}/\mathrm{Ag}^{+}, o potencial de redução é
E^{\circ}_{\text{Ag}^{+}/\text{Ag}}=+0{,}7996\,\mathrm{V}.
Logo
E_{\text{célula}}^{\circ} =+1{,}51 - (+0{,}7996) =+0{,}7104\,\mathrm{V}>0,é
o que também é espontâneo.

Passo 5

Para o eletrodo \mathrm{Au}/\mathrm{Au}^{+}, o potencial de redução é
E^{\circ}_{\text{Au}^{+}/\text{Au}}=+1{,}692\,\mathrm{V}.
Logo
E_{\text{célula}}^{\circ} =+1{,}51 - (+1{,}692) =-0{,}182\,\mathrm{V}<0,é
que não é espontâneo em condições-padrão.

Passo 6

Concluímos que apenas os eletrodos cujo potencial de redução é menor que +1{,}51\,\mathrm{V} podem atuar como ânodo e, assim, reduzir espontaneamente o permanganato. São eles:
\mathrm{Zn}/\mathrm{Zn}^{2+} \quad\text{e}\quad \mathrm{Ag}/\mathrm{Ag}^{+}.

Resposta

Zn/Z n^{2} ^{+} e Ag/A g^{+}.

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