Seja a reação de corrosão , calcule: A constante de equilíbrio esperada para essa reação em condições normais.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação de corrosão:
O conteúdo aqui envolve equilíbrio químico e potenciais padrão de redução. Precisamos calcular a constante de equilíbrio () para essa reação em condições normais. Para isso, vamos precisar das potenciais padrão de redução das semi-reações envolvidas.
Passo 2
Vamos dividir a reação completa em duas semi-reações: uma de oxidação e outra de redução. Primeiro, a oxidação do ferro:
E a redução do oxigênio:
Passo 3
Agora, precisamos das potenciais padrão de redução para cada semi-reação. Essas informações geralmente são encontradas em tabelas de potenciais eletroquímicos.
Para a redução do oxigênio:
Para a redução do :
Passo 4
Como a reação completa envolve a oxidação do ferro e a redução do oxigênio, calculamos o potencial da célula eletroquímica padrão () usando:
Aqui, o cátodo é a redução do oxigênio e o ânodo é a oxidação do ferro. Substituindo:
Passo 5
Para relacionar o potencial da célula com a constante de equilíbrio (), usamos a equação de Gibbs:
Onde:
= número de mols de elétrons transferidos = 4
= constante de Faraday =
= constante universal dos gases =
= temperatura em Kelvin = (condições normais)
Rearranjando a equação para encontrar :
Passo 6
Substituindo os valores na equação:
Note que , então as unidades se cancelam adequadamente.
Calculando:
Passo 7
Para encontrar , basta calcular a exponencial de :
Resposta
A constante de equilíbrio para a reação em condições normais é aproximadamente .