Uma das reações importantes na corrosão em meio ácido é
Fe(s)+2 H^+(aq)+1 / 2 O2(g) Fe^2+(aq)+H2 O(l)
(a) Escreva as semi-reações com os potencias padrão e calcule o potencial gerado considerando as condições padrão.
(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:
Fe(s) + 2 H^+(aq) + 12 O2(g) Fe^2+(aq) + H2 O(l)
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.
Fe(s) Fe^2+(aq) + 2e^-
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.
12O2(g) + 2H^+(aq) + 2e^- H2O(l)

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: E^circ = -0,44, V
  • Potencial padrão de redução para O₂/H₂O: E^circ = +1,23, V

Passo 5

Para encontrar o potencial total da reação, usamos a fórmula:
E^circcel = E^circredução - E^circoxidação çãçã
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:
  • E^circoxidação do Fe = -(-0,44, V) = +0,44, Vçã
  • E^circredução do O2 = +1,23, Vçã
Agora, aplicamos a fórmula:
E^circcel = +1,23, V - (+0,44, V) = +0,79, V

Passo 6

Com o potencial total calculado, podemos responder à parte b.
Se o potencial total da célula ( E^circcel) 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: Fe(s) Fe^2+(aq) + 2e^- E^circ = -0,44, V
  • Redução: 12O2(g) + 2H^+(aq) + 2e^- H2O(l) E^circ = +1,23, V
O potencial total da reação é E^circcel = +0,79, V.
b) Sim, a reação é espontânea sob condições padrão, já que o potencial total é positivo (+0,79 V).

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