Na tabela de potenciais de redução padrão abaixo
Semirreações
+1.61
+0.80
+0.79
-0.14
-0.25
-1.66
Entre os íons metálicos e metais que compõem essas semirreações:
(a) Qual íon metálico é o agente oxidante mais fraco?
(b) Qual íon metálico é o agente oxidante mais forte?
(c) Qual metal é o agente redutor mais forte?
(d) Qual metal é o agente redutor mais fraco?
(e)
reduzirá
a
? Justifique sua resposta.
(f)
reduzirá
a
? Justifique sua resposta.
(g) Quais íons metálicos da tabela podem ser reduzidos pelo
? Justifique sua resposta.
(h) Quais metais podem ser oxidados por
?
| Semirreações |
|
|
|
+1.61 |
|
|
+0.80 |
|
|
+0.79 |
|
|
-0.14 |
|
|
-0.25 |
|
|
-1.66 |
(a) Qual íon metálico é o agente oxidante mais fraco?
(b) Qual íon metálico é o agente oxidante mais forte?
(c) Qual metal é o agente redutor mais forte?
(d) Qual metal é o agente redutor mais fraco?
(e)
(f)
(g) Quais íons metálicos da tabela podem ser reduzidos pelo
(h) Quais metais podem ser oxidados por
Passo 1
O enunciado pede respostas para (a) a (h) usando a tabela de potenciais de redução padrão. Vou listar explicitamente as semirreações e seus potenciais que o enunciado deu (cada linha é uma semirreação de redução com seu
):
As perguntas pedem, entre outros, quais espécies são agentes oxidantes ou redutores mais fortes/fracos e se certas reações ocorrem. Não começo a resolver ainda; só organizei os dados e o que é pedido.
Passo 2
Aula rápida e prática sobre como interpretar esses números (prometo ser curto e claro):
- O número
dado é o potencial padrão de redução da semirreação escrita (ou seja, a tendência daquela espécie ganhar elétrons). - Uma espécie que tem maior
(mais positivo) tem maior tendência a ser reduzida — por isso é um agente oxidante mais forte (ela “puxa” elétrons). - Uma espécie com
menor (mais negativo) tem maior tendência a ser oxidada quando está na forma metálica — por isso o metal correspondente é um agente redutor mais forte (ele “doa” elétrons). - Para decidir se uma reação redox espontânea acontece entre duas semirreações, usamos o potencial de célula padrão:
onde
é o potencial de redução da meia‑reação que ocorre como redução (aquela com maior
em geral) e
é o potencial de redução da meia‑reação que ocorre no sentido inverso (oxidação). Se
, a reação é espontânea sob condições padrão.
- Observação prática: para saber se um metal
reduz um íon , monte a célula com redução em (potencial ) e oxidação em (potencial de redução ); calcule . Se positivo, ocorre a redução de por .
Passo 3
Ordenando as semirreações da maior para a menor tendência a serem reduzidas (maior para menor
):
Agora uso isso para responder (a)–(d) com a explicação curta:
- Agente oxidante é a espécie que é reduzida; o mais fraco é o que tem menor
. Portanto o agente oxidante mais fraco é (menor ). - Agente oxidante mais forte é o que tem maior
: ( ). - Agente redutor é o metal (forma reduzida) que tende a ceder elétrons; o mais forte é o metal cuja meia‑reação de redução tem o menor
(pois seu metal se oxida facilmente). Assim o agente redutor mais forte é (porque tem ). - Agente redutor mais fraco é o metal cuja meia‑reação de redução tem maior
(menos disposto a oxidar). Entre os metais da tabela, o maior é de ( ), portanto o metal redutor mais fraco é .
Passo 4
Item (e): Ver se
reduzirá
.
Escrevo a reação global esperada e balanceada (cada prata recebe 1 e precisamos de 2 elétrons para o estanho):
Agora calculo
. A redução no cátodo é
com
. A oxidação no ânodo é a inversa da redução
(que tem
como redução), então uso a fórmula padrão:
Como
, a reação é espontânea nas condições padrão. Conclusão: sim,
reduzirá
a
.
Passo 5
Item (f): Ver se
reduzirá
.
Escrevo a reação tentativa (seria oxidação do Hg e redução do
):
(Usei coeficiente
porque
.)
Agora calcule
. A redução no cátodo seria
com
. A oxidação no ânodo é a inversa de
cujo
para redução. Assim
Como
, a reação não é espontânea nas condições padrão. Conclusão: não,
não reduzirá
a
.
Passo 6
Item (g): Quais íons da tabela podem ser reduzidos por
?
Condição para que
reduza um íon
é
(porque
). Como
, comparo cada
da tabela:
-
: → reduzível por . -
: → reduzível. -
: → reduzível. -
: → não reduzível por . -
: → não reduzível por .
Portanto
pode reduzir
e
.
Passo 7
Item (h): Quais metais podem ser oxidados por
?
Aqui
é o agente oxidante (ele vai se reduzir). Um metal
será oxidado por
se
(isto é, a redução de
tem maior potencial que a redução do íon do metal). Como
, comparo:
-
: → , ligeiramente positivo. Termodinâmica: sim, pode oxidar (potencial positivo porém muito pequeno). -
: → sim, pode oxidar . -
: → sim, pode oxidar . -
: → sim, pode oxidar termodinamicamente (potencial grande a favor). -
: → não, não pode oxidar (além disso a tabela não dá , mas thermodinamicamente Ce^{4+} é muito forte oxidante).
Resumo: termodinamicamente
pode oxidar
(ligeiramente),
,
e
. Uma ressalva prática: embora termodinâmico possa indicar reação lenta ou precisando de condições (ex.: sobrepotencial para Hg), a pergunta pede justificativa termodinâmica, então usei
.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Sim. , logo espontânea.
(f) Não. , logo não espontânea.
(g)
(h)
(b)
(c)
(d)
(e) Sim.
(f) Não.
(g)
(h)