Calcule a energia de Gibbs padrão, a 25^circ C, de cada uma das reações seguintes:
(b) 2 K(s)+2 H2 O(l) 2 KOH(aq)+H2(g).
[Dados: F=9,649 times 10^4 C cdot mol^-1 ; E(Na^+ / Na)=-2,71 V ; E(K^+ / K)=-2,93 V ; E(H2 O / H2, OH^-)=-0,83 V ]
[Resp.: (a) -363 kJ cdot mol^-1; (b) -405 kJ cdot mol^-1 ]

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica química juntos! O enunciado pede para calcular a energia de Gibbs padrão a 25°C para a reação:
2 K(s) + 2 H2 O(l) 2 KOH(aq) + H2(g)
Vamos precisar entender como usar os potenciais de eletrodo padrão e a fórmula de Gibbs para chegar na resposta.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que a energia de Gibbs padrão ( De) está relacionada à energia livre das reações químicas e pode ser calculada usando a relação com a variação de potencial elétrico da reação. A fórmula é:
onde:
  • é o número de elétrons transferidos,
  • é a constante de Faraday ( ),
  • é a variação do potencial padrão da reação.

Passo 3

Agora, vamos identificar os potenciais de eletrodo padrão fornecidos:
Para a reação dada, o potêncial da reação ( ) é a diferença entre o potencial do catodo e do anodo. Aqui, o potêncial do cátodo é o do processo de redução das espécies na reação, e o do ânodo é o do processo de oxidação.

Passo 4

Vamos supor que o potêncial do cátodo seja o da redução da água a hidróxido de potássio e hidrogênio:
Ecátodo = -0,83 , V á
E o potêncial do ânodo seja o da oxidação do potássio:
Eânodo = -2,93 , V â
Então, a variação do potencial da reação é:
Deáâ

Passo 5

Agora, precisamos encontrar o número de elétrons transferidos ( n = 2 , elétrons ) na reação. Observando a reação, cada átomo de potássio perde um elétron para formar , e temos 2 potássios:
é

Passo 6

Com todos os valores, vamos calcular a energia de Gibbs padrão:
De
De
De

Passo 7

Convertendo para kilojoules por mol:
De

Resposta

A energia de Gibbs padrão para a reação é .

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