Usando a tabela de potenciais de redução, sugira reagentes químicos adequados para realizar as seguintes transformações e escreva as equações balanceadas para as reações:
oxidação do HCl a gás cloro
oxidação do HCl a gás cloro
Passo 1
O enunciado pede: “oxidação do HCl a gás cloro” — ou seja, transformar o cloreto (presente em ácido clorídrico) em gás
.
Informações relevantes que temos do problema: o substrato é (fonte de
) e precisamos sugerir reagentes oxidantes adequados e escrever as equações balanceadas. Não há mais dados (concentração, escala), então vou propor reagentes típicos usados em laboratório e justificar a escolha com base em potenciais padrão de redução.
Informações relevantes que temos do problema: o substrato é
Passo 2
Como escolho um oxidante usando a tabela de potenciais de redução (explicação didática, passo a passo)?
- No sentido de redução, a meia-reação do cloro é
- Para oxidar
a (isto é, fazer a reação inversa), preciso de um agente oxidante cuja meia-reação de redução tenha potencial padrão maior que . Isso garante e, portanto, espontaneidade termodinâmica sob condições padrões. - O procedimento de balanceamento por meio de potenciais: escrevo as duas meias-reações (redução e oxidação), balanceio O e H com
e (modo ácido), balanceio cargas com elétrons , igualo o número de elétrons trocados e somo as meias-reações.
Vou aplicar isso a oxidantes práticos que aparecem na tabela:
em meio ácido (permanganato),
em meio ácido, e comentar o caso clássico
(usado em laboratório).
Passo 3
- Meia-reação de redução do permanganato em meio ácido (tirada da tabela):
- Meia-reação (redução) do cloro (escrita para referência):
- Para somar, igualo elétrons: LCM de
e é . Multiplico a meia do permanganato por e a do cloro por :
- Somando (elétrons se cancelam) obtemos o íon-neto:
- Para escrever com reagentes comuns (usar
e ): os íons e formam e vira . A equação molecular balanceada é
- Verificação termoelétrica (justificativa pelo potencial): o potencial da meia-reação redutora do permanganato é
, maior que do par . Logo
portanto a reação é termodinamicamente favorável em condições padrão.
Passo 4
- Meia-reação de redução do
em meio ácido (tabela):
- A meia de cloro (redução) já foi escrita antes. Agora combino sem multiplicar porque ambas trocam
:
- Escrevendo com
(molecular):
- Verificação termoelétrica:
ou seja, espontânea sob condições padrão. Essa é uma rota limpa e prática para gerar
a partir de
quando se usa peróxido em excesso ácido.
Passo 5
- Reação frequentemente usada em laboratórios antigos:
- Termodinâmica e observação: a meia-reação relevante
tem por volta de , ligeiramente abaixo de do par cloro. Pelas condições padrões isso tenderia a não ser favorável; no entanto, na prática a reação ocorre porque as condições não são padrões (ácido concentrado, sólido , remoção do gasoso, catálise superficial, etc.). Portanto + é um método clássico e prático, mas sua justificativa pela tabela de potenciais é menos direta do que para ou .
Passo 6
- Segurança:
é tóxico; qualquer geração deve ser feita em capela e com equipamentos adequados. - Escolha recomendada para uso didático/limpo:
+ (equação simples, reagentes fáceis de manipular) ou em excesso de (mais oxidante, gera subprodutos de sais de manganês). - O método com
é histórico e prático em pequena escala, mas cuidado com justificativa termodinâmica: muitas reações do tipo sólido + ácido saem da tabela por serem não-padrão.