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Quando duas meias-células eletroquímicas são combinadas em um circuito, ocorre uma reação redox se houver uma diferença de potencial (E célula. ) ...
Tipologia: Notas de aula
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Redução e oxidação Housecroft cap. 8
Potenciais-padrão de redução, E°, e as relações entre E°, G° e K
Meias células e células galvânicas
Cu2+(aq) + 2 e-^ ⇄ Cu(s)
Cu2+(aq) + 2 e-^ ⇄ Cu(s) Zn2+(aq) + 2 e-^ ⇄ Zn(s)
Potenciais-padrão de redução, E°, e as relações entre E°, G° e K
F constante de Faraday (9,6485x10^4 C mol-1) z n° de mols de elétrons transferidos por mol de reação E°célula potencial-padrão da célula
Potenciais-padrão de redução, E°, e as relações entre E°, G° e K
Para uma reação da célula favorável termodinamicamente: Δ G ° é negativo E°célula é positivo K > 1 O potencial-adrão para a célula de Daneill é 1,10V. Calcule os valores correspondentes de Δ G ° e K e comente sobre a viabilidade termodinâmica da reação da célula: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) (F = 9,6485 104 C mol-1, R = 8,314 10 -3^ kJ K-1^ mol-1) Δ G ° = - zFE° célula = -2 9,6485 104 1,10 = -2,12 105 J = -212 kJ por mol de reação favorável ln K = Δ G °/ RT = -2,12 105 / 8,314 298 = 85, K = 1,50 1037 >> 1 favorável
Li: agente redutor mais poderoso
F 2 : agente oxidante mais poderoso
O significado do potencial-padrão de redução, E °
As duas semi-reações vistas a seguir correspondem a duas meias- células que são combinadas para formar uma célula eletroquímica:
(a) Qual é a reação espontânea da célula? (b) Calcule o E°célula
O significado do potencial-padrão de redução, E °
As duas meias reações vistas a seguir correspondem a duas meias- células que são combinadas para formar uma célula eletroquímica:
(a) Qual é a reação espontânea da célula? (b) Calcule o E°célula
[MnO 4 ]-^ (aq) + 8H+^ + 5e-^ ⇄ Mn2+(aq) + 4H 2 O (l) E ° = +1,51 V
Fe3+(aq) + e-^ ⇄ Fe2+(aq) E ° = +0,77 V
O significado do potencial-padrão de redução, E °
As duas meias reações vistas a seguir correspondem a duas meias- células que são combinadas para formar uma célula eletroquímica:
(a) Qual é a reação espontânea da célula? (b) Calcule o E°célula
E°célula = [ E°processo de redução ] – [ E°processo de oxidação ] = (+1,51) – (+0,77)
= 0,74 V
O significado do potencial-padrão de redução, E °
Mn7+^ (aq) + 5Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq)
Ex.: Para se estudar a reação entre o Fe e o Cl 2 consideramos os pares redox:
O significado do potencial-padrão de redução, E °
Esses dados indicam que as reações 8.19 e 8.20 podem acontecer:
Para a reação 8.19 (em que z = 2), Δ G ° = - zFE° célula = - (2 9,6485 104 1,80) = -347 kJ
Para a reação 8.10 (em que z = 6), Δ G ° = - zFE° célula = - (6 9,6485 104 1,40) = -810 kJ por mol de Fe = -810/2 = -405 kJ
O significado do potencial-padrão de redução, E °
Verificar que espécies irão oxidar ou reduzir uma outra espécie
Ex.: Ferro galvanizado (o ferro é recoberto com uma fina camada de Zn, que é sacrificado para proteger o ferro).
Fe2+^ + 2 e-^ → Fe E° = -0,44 V Zn2+^ + 2 e-^ → Zn E° = -0,76 V
Em contato com a água ambos os metais podem se oxidar: Fe/Fe2+^ = +0,44 V Zn/Zn2+^ = +0,76 V
O Zn irá oxidar pois possui o maior potencial de oxidação.
E°célula= [ E°proc. de redução ] – [ E°proc. de oxidação ] = (-0,44) – (-0,76) = 0,32V
Δ G ° = - zFE° célula < 0 processo favorável (o Zn oxida no lugar do Fe)
Aplicação do potencial-padrão de redução, E °
Reação redox em que um mesmo elemento sofre simultaneamente oxidação e redução
Cl 2 + H 2 O → Cl-^ + HOCl + H+
2Cu+^ (aq) ⇄ Cu2+^ (aq) + Cu^0 (s)
Reações de desproporcionamento
Diagramas de Latimer Quando uma espécie apresenta vários estados de oxidação em solução aquosa, temos que considerar uma série de
diferentes meias reações a fim de obter uma imagem nítida
da sua química em solução
Diagramas de potenciais
Meio ácido (pH = 0)
Meio básico (pH = 14)
Diagramas de Latimer
Diagramas de potenciais
O diagrama de potencial visto a seguir resume a química
redox do ferro em solução aquosa. Calcule o valor de E° para a redução do Fe3+^ para Fe^0.
