Avalie se as reações a seguir são espontâneas e calcule seus valores de E^0 e K.
b) Mg(s)+Cl2(g) Mg^2++2 Cl^-;

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^0 e de K. 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:
Mg(s) Mg^2+ + 2 e^-
A meias-reação de redução (ganho de elétrons) para o cloro é:
Cl2(g) + 2 e^- 2 Cl^-

Passo 3

Agora, vamos encontrar os potenciais padrão de eletrodo ( E^0) para cada meias-reação. Esses valores estão tabelados:
  • Para a redução do cloro:
Cl2 + 2 e^- 2 Cl^- E^0 = +1,36 , V
  • Para a redução do magnésio (inverteremos a oxidação para usá-lo):
Mg^2+ + 2 e^- Mg E^0 = -2,37 , V
Como o magnésio está sendo oxidado, o potencial para a oxidação será o oposto:
Mg Mg^2+ + 2 e^- E^0oxidação = +2,37 , V çã

Passo 4

Para encontrar o potencial padrão da célula ( E^0célulaé), subtraímos o potencial de oxidação do anodo do potencial de redução do catodo:
E^0célula = E^0catodo - E^0anodo = 1,36 , V - (-2,37 , V) = 3,73 , V é
Como E^0célulaé é positivo, isso indica que a reação é espontânea.

Passo 5

Agora, vamos calcular a constante de equilíbrio ( K) usando a relação entre o potencial padrão e K:
E^0 = RTnF ln K
Onde:
  • R é a constante dos gases ( 8,314 , J/mol cdot K),
  • T é a temperatura em Kelvin ( 298 , K para 25°C),
  • n é o número de mols de elétrons transferidos (2),
  • F é a constante de Faraday ( 96485 , C/mol).
Rearranjando a fórmula para encontrar K:
K = e^nFE^0RT
Substituindo os valores:
K = e^2 times 96485 times 3,738,314 times 298 approx e^290 approx 1,0 times 10^126
Esse valor de K é extremamente grande, indicando que a reação favorece muito a formação dos produtos.

Resposta

A reação Mg(s)+Cl2(g) Mg^2++2 Cl^- é espontânea, com um potencial padrão de célula de E^0 = 3,73 , V e uma constante de equilíbrio de K approx 1,0 times 10^126.

Exercícios relacionados