Faça o balanceamento da reação abaixo ( meio básico)
calcule
para essa reação com base no valor obtido, indique. Se a reação está espontaneamente sob condições padrão Dados:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema que você me mandou pede para balancear uma reação química que envolve transferência de elétrons, ou seja, uma reação redox, em meio básico. Além disso, precisamos calcular a variação da energia livre padrão (ΔGrº) dessa reação e ver se ela ocorre de forma espontânea nas condições padrão. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de eletroquímica, como potenciais de redução e o conceito de espontaneidade das reações.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas semi-reações de redução que estão envolvidas. Olha só os dados que a gente tem:
- Para o cromo:
E o potencial padrão dessa meia-reação é $ E^\circ = -0,12 , V $.
- Para o enxofre:
E o potencial padrão dessa meia-reação é $ E^\circ = -0,93 , V $.
Passo 3
Agora, vamos igualar o número de elétrons para poder somar as semi-reações. A primeira meia-reação tem 3 elétrons e a segunda tem 2 elétrons. O mínimo múltiplo comum entre 3 e 2 é 6. Então, multiplicamos a primeira meia-reação por 2 e a segunda por 3:
Para o cromo:
Que fica:
Para o enxofre:
Que fica:
Passo 4
Agora, somamos as duas meia-reações. Como os elétrons se cancelam, a equação resultante fica:
Observa que o $ \mathrm{SO}_4^{2-} $ aparece dos dois lados, então podemos simplificar removendo ele como um íon espectador:
Passo 5
Agora vamos calcular a variação da energia livre padrão (ΔGrº) para essa reação. A fórmula que vamos usar é:
Onde:
- $ n $ é o número de elétrons transferidos (no caso, 6)
- $ F $ é a constante de Faraday ($ 96.485 , C/mol $)
- $ \Delta E^\circ_{célula} $ é a diferença de potencial da célula, que é a diferença entre o potencial da meia-célula de redução e de oxidação.
Primeiro, identificamos qual das meia-reações vai ser a redução e qual será a oxidação. A reação com menor potencial padrão será a de oxidação:
Agora, substituímos na fórmula:
Passo 6
Finalmente, para saber se a reação é espontânea, observamos o sinal de ΔGrº. Como $ \Delta G^\circ $ é negativo ($ -470 , kJ/mol $), isso indica que a reação libera energia e, portanto, ocorre de forma espontânea nas condições padrão.
Resposta
A reação balanceada em meio básico é:
A variação da energia livre padrão é $ \Delta G^\circ \approx -470 , kJ/mol $, indicando que a reação é espontânea sob condições padrão.