Calcule o valor de
para cada uma das reações a seguir. Decida se cada uma delas é produtofavorecida na direção em que foi escrita.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o valor de $ E^{\circ} $ para a reação:
Esse problema envolve conceitos de reações redox (ou oxirredução) e potencial padrão de eletrodo. Vamos precisar identificar as meias reações de oxidação e redução, buscar os valores de $ E^{\circ} $ dessas meias reações em tabelas de potenciais padrão e, finalmente, calcular o $ E^{\circ} $ da reação completa para ver se ela é favorável na direção escrita.
Passo 2
Primeiro, vamos separar a reação completa em duas meias reações: uma de oxidação e outra de redução.
Na reação dada:
Aqui, os íons cloreto ($ \mathrm{Cl}^{-}
\mathrm{Cl}_{2}
\mathrm{Cu}^{2+}
\mathrm{Cu} $).
Passo 3
Agora, vamos escrever as meias reações balanceadas com elétrons:
Oxidação:
Redução:
Notamos que, para a oxidação dos íons cloreto, são necessários 2 elétrons, que serão fornecidos pela redução dos íons cobre.
Passo 4
Precisamos dos valores de $ E^{\circ} $ para cada meia reação. Esses valores estão disponíveis em tabelas de potenciais padrão de eletrodo. Vamos supor que temos os seguintes valores:
-
Redução de $ \mathrm{Cl}_{2} $ a $ \mathrm{Cl}^{-} $:
-
Redução de $ \mathrm{Cu}^{2+} $ a $ \mathrm{Cu} $:
Passo 5
Como estamos oxidando $ \mathrm{Cl}^{-} $, que é a inversa da meia reação de redução, o $ E^{\circ} $ da oxidação será o negativo do valor da redução:
Agora, para calcular o potencial padrão da célula ($ E^{\circ}_{célula} $), usamos a fórmula:
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução ($ \mathrm{Cu}^{2+}
\mathrm{Cl}^{-} $).
Substituindo os valores:
Passo 6
Finalmente, como o $ E^{\circ}_{célula} $ é positivo (+1,70 V), isso significa que a reação é favorável na direção em que foi escrita. Em outras palavras, a reação tende a ocorrer espontaneamente formando cobre metálico e cloro gasoso.
Resposta
O valor de $ E^{\circ} $ para a reação é +1,70 V e a reação é favorável na direção em que foi escrita.