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:
Passo 7
O potencial padrão da célula () é dado pela diferença entre o potencial de redução do cátodo e o ânodo:
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 .