Escrever (i) as reações anódicas e catódicas, (ii) dar a reação total balanceada e (iii) dar a direção espontânea, nas condições padrão:
(a)
Resp: (iii) direita p/ a esquerda
(a)
Resp: (iii) direita p/ a esquerda
Passo 1
Então, a gente tem um exercício que pede para fazer três coisas com uma reação química: (i) separar em reações de anodo e catodo, (ii) balancear a reação total, e (iii) descobrir a direção espontânea da reação nas condições padrão. A matéria aqui é Eletroquímica, que estuda as reações de oxidação e redução. Para resolver, vamos precisar entender como separar as reações em meia-celula, balancear elétrons e usar potenciais padrão para ver qual direção a reação vai naturalmente.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as espécies que estão se oxidando e se reduzindo. Olhando a reação dada:
Aqui, o cério está passando de +3 para +4, o que significa que ele está perdendo elétrons (oxidação). Já o próton (
) está ganhando elétrons para formar hidrogênio gasoso (
), o que é uma redução.
Passo 3
Agora, vamos escrever as reações de anodo e catodo separadamente. No anodo ocorre a oxidação, e no catodo ocorre a redução.
Reação Anódica (Oxidação):
O cério (III) está sendo oxidado a cério (IV). Então:
Reação Catódica (Redução):
Os prótons estão sendo reduzidos a hidrogênio gasoso. Então:
Note que balanceamos os elétrons para que eles se cancelem na reação total.
Passo 4
Agora, vamos balancear a reação total usando as reações anódica e catódica. Precisamos que o número de elétrons perdidos na oxidação seja igual ao número de elétrons ganhos na redução.
Multiplicamos a reação anódica por 2 para igualar os elétrons:
Agora, somamos com a reação catódica:
Essa é a reação total balanceada.
Passo 5
Por último, vamos determinar a direção espontânea da reação nas condições padrão. Para isso, precisamos olhar os potenciais padrão de redução das duas semi-reações.
Potenciais Padrão:
- Para a redução de
a , - Para a redução de
a ,
A direção espontânea vai ser aquela que resulta em um potencial de célula positivo. Calculando:
Como o potencial é negativo, a reação espontânea acontece no sentido contrário ao que foi escrito inicialmente.
Resposta
(i) Reação anódica:
Reação catódica:
Reação catódica:
(ii) Reação total balanceada:
(iii) A direção espontânea é da direita para a esquerda.