Qual o potencial padrão da célula e o para cada uma das seguintes reações redox a
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente encontrar o potencial padrão da célula () e a variação de energia livre () para a reação redox fornecida a 25°C. Para isso, vamos precisar entender as reações de oxidação e redução envolvidas, usar as tabelas de potenciais padrão de eletrodo e aplicar algumas fórmulas da eletroquímica.
Passo 2
Primeiro, vamos separar a reação completa em duas semi-reações: uma de oxidação e outra de redução. Isso ajuda a identificar quais espécies estão perdendo elétrons (oxidação) e quais estão ganhando elétrons (redução).
A reação completa é:
Vamos separar em semi-reações.
Passo 3
Semi-reação de oxidação (perda de elétrons):
O cobre metálico está sendo oxidado a íon cobre (II):
Como temos 3 átomos de Cu na reação completa, multiplicamos por 3:
Semi-reação de redução (ganho de elétrons):
O íon nitrato está sendo reduzido a monóxido de nitrogênio:
Como temos 2 moléculas de NO na reação completa, multiplicamos por 2:
Passo 4
Agora que temos as duas semi-reações com os elétrons balanceados, podemos encontrar os potenciais padrão de eletrodo () para cada uma.
Consultando uma tabela de potenciais padrão:
Oxidação do Cu:
Como esta é a reação de redução na tabela, mas nós precisamos da oxidação, invertemos o sinal:
Redução do NO3⁻:
Passo 5
Agora, vamos calcular o potencial padrão da célula () usando a fórmula:
Aqui:
Cátodo é onde ocorre a redução:
Ânodo é onde ocorre a oxidação:
Então:
Passo 6
Para encontrar a variação da energia livre da reação (), usamos a relação:
Onde:
é o número de elétrons trocados. Da equação balanceada, elétrons.
é a constante de Faraday, aproximadamente .
Então:
Lembrando que , temos:
Calculando:
Convertendo para kilojoules:
Resposta
O potencial padrão da célula () é de e a variação de energia livre () para a reação é de .