Uma das reações importantes na corrosão em meio ácido é
(a) Escreva as semi-reações com os potencias padrão e calcule o potencial gerado considerando as condições padrão.
(b) Esta reação é espontânea?
(b) Esta reação é espontânea?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me passou um exercício sobre corrosão em meio ácido. A gente vai trabalhar com uma reação química que mostra como o ferro (Fe) reage com íons de hidrogênio (H⁺) e oxigênio (O₂) para formar íons de ferro (Fe²⁺) e água (H₂O). Nosso objetivo é:
a) Escrever as semi-reações (oxidação e redução) com os potenciais padrão e calcular o potencial total sob condições padrão.
b) Verificar se essa reação é espontânea.
Pra resolver isso, vamos precisar entender meio a meio como as reações de oxidação e redução funcionam, além de como usar os potenciais padrão de eletrodo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de oxidação e redução envolvidas nessa reação global.
Na reação dada:
Podemos ver que o ferro metálico (Fe) está sendo oxidado e o oxigênio (O₂) está sendo reduzido.
Passo 3
Vamos escrever as semi-reações separadamente.
Oxidação (Perda de elétrons):
O ferro passa de Fe(s) para Fe²⁺(aq), liberando 2 elétrons.
Redução (Ganho de elétrons):
O oxigênio passa de O₂(g) a H₂O(l), consumindo 4 elétrons. Porém, na reação global, usamos ½ molécula de O₂, então ajustamos os elétrons para 2.
Passo 4
Agora, precisamos dos potenciais padrão de cada semi-reação. Esses valores geralmente estão tabelados em livros de química ou tabelas de eletroquímica.
Supondo que:
- Potencial padrão de redução para Fe²⁺/Fe:
- Potencial padrão de redução para O₂/H₂O:
Passo 5
Para encontrar o potencial total da reação, usamos a fórmula:
Mas primeiro, identificamos qual meia-reação é a redução e qual é a oxidação. O ferro está sendo oxidado, então invertemos seu potencial de redução.
Então:
Agora, aplicamos a fórmula:
Passo 6
Com o potencial total calculado, podemos responder à parte b.
Se o potencial total da célula (
) for positivo, a reação é espontânea nas condições padrão.
Como obtivemos +0,79 V, isso indica que a reação é espontânea.
Resposta
a) As semi-reações com os potenciais padrão são:
-
Oxidação:
-
Redução:
O potencial total da reação é
.
b) Sim, a reação é espontânea sob condições padrão, já que o potencial total é positivo (+0,79 V).