Qual o potencial padrão da célula e o para cada uma das seguintes reações redox a

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação redox e precisa descobrir dois bagulhos: o potencial padrão da célula ( ) e a variação de energia livre ( ) dessa reação a . O conteúdo aqui é de Eletroquímica, especificamente sobre células eletroquímicas e reações de oxirredução. Para resolver, vamos precisar saber os potenciais padrão das semirreação de redução e usar a relação entre e o potencial da célula.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as espécies que estão sendo reduzidas e oxidadas na reação:
Aqui, o permanganato ( ) está sendo reduzido a , e a água está sendo oxidada a oxigênio ( ).

Passo 3

Vamos escrever as semirreação de redução do permanganato e a semirreação de oxidação da água:
Redução:
Oxidação:

Passo 4

Agora, precisamos equilibrar os elétrons transferidos nas duas semirreacções para que eles se cancelem quando somarmos as duas. Para isso, vamos multiplicar a semirreação de redução por 4 e a de oxidação por 5:
Redução (x4):
Oxidação (x5):

Passo 5

Somando as duas semirreacções balanceadas, os elétrons se cancelam:
Simplificando os termos semelhantes:

Passo 6

Agora, vamos usar os potenciais padrão das semirreacções:
  • Redução do :
  • Redução do :
Como o oxigênio está sendo formado, a semirreação de oxidação é o reverso da redução, então o potencial de oxidação é:
çã

Passo 7

O potencial padrão da célula ( ) é dado pela diferença entre o potencial de redução do cátodo e o ânodo:
áâ

Passo 8

Agora, vamos calcular a variação de energia livre ( ) usando a fórmula:
Onde:
  • é o número de elétrons transferidos (20 no total para a reação balanceada)
  • é a constante de Faraday ( )
  • é o potencial da célula (2,74 V)
Calculando:
Convertendo para kJ:

Resposta

O potencial padrão da célula é e a variação de energia livre é .

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