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 ( é) usando:
éáâ
Aqui, o cátodo é a redução do oxigênio e o ânodo é a oxidação do ferro. Substituindo:
é

Passo 5

Para relacionar o potencial da célula com a constante de equilíbrio ( ), usamos a equação de Gibbs:
é
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 :
é

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 .

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