Suponha que os seguintes pares redox são unidos para formar uma célula galvânica que gere corrente elétrica em condições padrão. Identifique o agente oxidante, o agente redutor, o catodo e o anodo, calcule a f.e.m padrão da célula e informe se o processo é espontâneo ou não.
(I2 / 2 I^-) e (NO3^-|4 H^+ / NO| 2 H2 O)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma célula galvânica formada pelos pares redox (I2 / 2 I^-) e (NO3^- | 4 H^+ / NO | 2 H2O). Nosso objetivo é identificar quem é o agente oxidante, o agente redutor, o cátodo, o ânodo, calcular a força eletromotriz (f.e.m) padrão da célula e ver se o processo é espontâneo. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre reações de oxidação e redução, potenciais padrões de eletrodo e como montar a célula galvânica.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução para cada par redox e encontrar seus potenciais padrão. Isso é importante porque nos ajuda a determinar qual reação vai ocorrer no cátodo e qual no ânodo.
As semi-reações padrão são:
  1. I2 + 2e^- 2I^- E^circ = +0,535,V
  2. NO3^- + 4H^+ + 3e^- NO + 2H2O E^circ = +0,96,V

Passo 3

Agora, vamos comparar os potenciais padrão de redução. A reação com o potencial mais alto tende a ocorrer no cátodo (redução), enquanto a com o potencial menor ocorre no ânodo (oxidação). Aqui, o nitrato ( NO3^-) tem um potencial de +0,96 V e o I2 tem +0,535 V.

Passo 4

Então, a semi-reação de nitrato será reduzida no cátodo:
NO3^- + 4H^+ + 3e^- NO + 2H2O
E a semi-reação de iodo será oxidada no ânodo. Para isso, invertemos a reação de redução:
2I^- I2 + 2e^-

Passo 5

Agora, vamos identificar os agentes redutor e oxidante:
  • Agente oxidante: é a espécie que vai ser reduzida, ou seja, o nitrato ( NO3^-).
  • Agente redutor: é a espécie que vai ser oxidada, ou seja, o iodeto ( I^-).

Passo 6

Com isso, também identificamos os eletrodos:
  • Cátodo: onde ocorre a redução, que é o eletrodo de nitrato.
  • Ânodo: onde ocorre a oxidação, que é o eletrodo de iodeto.

Passo 7

Para calcular a força eletromotriz (f.e.m) padrão da célula, usamos a diferença entre os potenciais dos cátodos e ânodos:
fem^circ = E^circcátodo - E^circânodo = 0,96,V - 0,535,V = 0,425,Váâ

Passo 8

Por fim, já que a f.e.m é positiva (+0,425 V), isso indica que o processo é espontâneo em condições padrão.

Resposta

  • Agente oxidante: NO3^-
  • Agente redutor: I^-
  • Cátodo: Eletrodo de nitrato ( NO3^-)
  • Ânodo: Eletrodo de iodeto ( I^-)
  • f.e.m padrão da célula: 0,425,V
  • Processo: Espontâneo

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