Avalie se as reações a seguir são espontâneas e calcule seus valores de
.
b)
;
b)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química envolvendo magnésio sólido (Mg) e cloro gasoso (Cl₂) formando íons magnésio (Mg²⁺) e íons cloreto (Cl⁻). O objetivo aqui é descobrir se essa reação acontece de maneira espontânea e calcular os valores de
e de
. Para isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, como potenciais padrão de eletrodo e constante de equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos dividir a reação em duas meias-reações, que são as reações de oxidação e redução separadamente. Isso ajuda a calcular o potencial padrão da célula.
A meias-reação de oxidação (perda de elétrons) para o magnésio é:
A meias-reação de redução (ganho de elétrons) para o cloro é:
Passo 3
Agora, vamos encontrar os potenciais padrão de eletrodo (
) para cada meias-reação. Esses valores estão tabelados:
- Para a redução do cloro:
- Para a redução do magnésio (inverteremos a oxidação para usá-lo):
Como o magnésio está sendo oxidado, o potencial para a oxidação será o oposto:
Passo 4
Para encontrar o potencial padrão da célula (
), subtraímos o potencial de oxidação do anodo do potencial de redução do catodo:
Como
é positivo, isso indica que a reação é espontânea.
Passo 5
Agora, vamos calcular a constante de equilíbrio (
) usando a relação entre o potencial padrão e
:
Onde:
-
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura em Kelvin ( para 25°C), -
é o número de mols de elétrons transferidos (2), -
é a constante de Faraday ( ).
Rearranjando a fórmula para encontrar
:
Substituindo os valores:
Esse valor de
é extremamente grande, indicando que a reação favorece muito a formação dos produtos.
Resposta
A reação
é espontânea, com um potencial padrão de célula de
e uma constante de equilíbrio de
.