Escreva as possíveis semi-reações de oxidação e de redução que ocorrem quando o metal zinco é imerso em cada uma das seguintes soluções. Para cada item, escreva o par de semi-reações (a reação do ânodo e a do cátodo) e calcule o potencial padrão de reação, E^0.
b) Uma solução de H2 SO4 contendo oxigênio dissolvido;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir quais são as semi-reações de oxidação e redução quando o metal zinco é colocado em uma solução de ácido sulfúrico ( H2SO4) que contém oxigênio dissolvido. Além disso, vamos calcular o potencial padrão da reação, que é representado por E^0. Para isso, vamos usar conhecimentos de reações redox e eletroquímica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que uma reação redox envolve duas semi-reações: uma de oxidação (perda de elétrons) e outra de redução (ganho de elétrons). No nosso caso, o zinco ( Zn) vai passar por oxidação, e o oxigênio dissolvido na solução vai sofrer redução.

Passo 3

Vamos começar pela semi-reação de oxidação do zinco. O zinco metálico perde dois elétrons para se tornar íon zinco:
Zn(s) Zn^2+(aq) + 2e^-
Agora, a semi-reação de redução do oxigênio. O oxigênio dissolvido na solução de ácido sulfúrico vai reagir com íons hidrogênio ( H^+) e elétrons para formar água:
O2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- 2H2O(l)

Passo 4

Agora, precisamos ajustar as semi-reações para que o número de elétrons seja igual nas duas. A semi-reação de oxidação do zinco libera 2 elétrons, enquanto a de redução do oxigênio consome 4 elétrons. Para igualar, vamos multiplicar a semi-reação de oxidação por 2:
2Zn(s) 2Zn^2+(aq) + 4e^-
Agora, ambas as semi-reações envolvem 4 elétrons.

Passo 5

Em seguida, vamos encontrar os potenciais padrão de cada semi-reação. Consultando uma tabela de potenciais padrão de eletrodo:
  • Semi-reação de oxidação do zinco:
    Potencial de redução do Zn^2+/Zn é -0,76,V. Como estamos oxidando o Zn, invertemos o sinal para +0,76,V.
  • Semi-reação de redução do oxigênio:
    Potencial padrão é +1,23,V para a reação completa.
Agora, para encontrar o potencial total da reação, subtraímos o potencial de oxidação do potencial de redução:
E^0célula = E^0redução - E^0oxidação = 1,23,V - (-0,76,V) = 2,00,V éçãçã

Resposta

As semi-reações são:
Oxidação (ânodo):
2Zn(s) 2Zn^2+(aq) + 4e^-
Redução (cátodo):
O2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- 2H2O(l)
O potencial padrão da reação é E^0 = 2,00,V.

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