Use os potenciais padrão de redução e determine quais reações são espontâneas
Passo 1
O enunciado pede para usar potenciais padrão de redução e determinar se a reação
é espontânea sob condições-padrão. Dados relevantes (valores retirados da tabela padrão de potenciais de redução):
Estas são as informações que vamos usar. Nada mais foi pedido além de decidir espontaneidade usando os potenciais padrão.
Passo 2
Vamos escrever as meias-reações de redução e checar o balanço de elétrons:
Meia-reação 1 (redução do mercúrio):
Meia-reação 1 (redução do mercúrio):
Meia-reação 2 (redução do iodo):
Note que ambas as meias-reações envolvem
, portanto os elétrons já estão balanceados entre elas (não precisamos multiplicar por coeficientes).
Passo 3
Decidir qual meia-reação ocorre como redução e qual ocorre como oxidação:
- Regra prática: a meia-reação com o potencial de redução padrão mais positivo tende a ser a redução (cátodo) porque tem maior tendência a ganhar elétrons.
Comparando os valores:
Portanto,
será reduzido (ganha elétrons) e
será oxidado (o oposto da meia-reação de redução do iodo): a oxidação é
Passo 4
Calcular a fem (força eletromotriz) padrão da célula,
.
Fórmula que usamos (prática e direta):
Fórmula que usamos (prática e direta):
Aqui o cátodo é a redução do mercúrio e o ânodo é a oxidação do iodo (aqui usamos o potencial de redução do par iodo/iodeto como
na fórmula de diferença):
Explicando em palavras: subtraímos o potencial de redução do anodo (aquele que, na prática, será oxidado) do potencial de redução do cátodo.
Passo 5
Interpretar o sinal de
:
- Se
a reação espontânea como escrita sob condições-padrão.
Aqui temos. Logo a reação é espontânea sob condições-padrão.
Passo 6
Confirmar com a relação termodinâmica entre
e
:
onde
é o número de elétrons trocados (
) e
é a constante de Faraday (
). Calculando:
Como
, isso confirma que a reação é espontânea nas condições-padrão.
Resposta
Espontânea;