Quais dos seguintes reagentes podem oxidar
a
nas condições padrão?
(aq em meio ácido)
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Passo 1
O enunciado pergunta quais dos reagentes abaixo conseguem oxidar
a
nas condições padrão:
Informações relevantes fornecidas: a lista dos reagentes e a condição “padrão”. A tarefa é dizer, para cada um, se ele pode provocar a oxidação de
a
sob condições padrão.
Passo 2
Princípio físico-químico que vamos usar (sem pânico — é só comparar números): a espontaneidade de uma reação redox em condições padrão é determinada pelo potencial padrão de célula
. Para combinar duas semifações, usamos:
No nosso caso a meia-reação de interesse (quando água é oxidada a oxigénio em meio ácido) é o reverso da redução do oxigénio. A redução do oxigénio em meio ácido é:
com potencial padrão
Para um reagente oxidante reduzir-se (aceitar elétrons) no lugar da meia-reação
, o seu potencial de redução padrão
tem que ser maior (mais positivo) do que
. Então a regra prática: se
então o reagente pode, termodinamicamente, oxidar
a
nas condições padrão (positivo
). Se for menor, não.
Passo 3
Agora vamos listar as semifações de redução padrão dos candidatos (valores tabelados padrão em ácido, todos em volts):
Expliquei cada meia-reação e dei o
padrão correspondente (repare que a meia-reação do permanganato indicada é exatamente a que vale em meio ácido, conforme o enunciado).]
Passo 4
Agora calculamos, para cada reagente, o potencial padrão de célula quando o reagente é o agente oxidante (ou seja, quando ele é reduzido) e a água é oxidada (meia-reação do oxigénio como mostrado). A fórmula usada é
Fazendo as contas (faço passo a passo para cada):
Para
(redução a
):
Significado: negativo → não espontâneo;
não oxida
a
.
Para
:
Negativo → não espontâneo.
Para
:
Positivo → termodinamicamente espontâneo;
pode oxidar
a
nas condições padrão.
Para
em meio ácido:
Positivo → termodinamicamente espontâneo;
(em meio ácido) pode oxidar
a
.
Para
:
Negativo → não espontâneo.
Passo 5
Interpretação final e observações práticas rápidas (só pra dar aquele suporte): termodinâmicamente, somente os reagentes cujo
é maior do que
podem aceitar elétrons no lugar da redução do oxigénio, ou seja, podem oxidar água a oxigénio. Pelos cálculos acima esses são:
e
.
Importante — uma nota amiga: isso é uma análise termodinâmica às condições padrão. Na prática, reações podem ser lentas (cinética) ou ocorrer outras reações concorrentes (por exemplo,
em água tende a formar
e
em vez de simplesmente produzir
livre de forma direta). Mas para a pergunta tal como formulada (condições padrão, termoquímica), os dois acima são os que funcionam.