LEMBRANDO
+1 -1
0 0 0 0 +1 -1
Reações redox e semi-células
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Zn0 Zn2+ + 2e
-semi-célula do zinco:
Agente redutor:
Sofre oxidação;
Fornece elétrons à espécie
oxidante;
Tem seu número de oxidação
aumentado na reação.
Agente oxidante:
Sofre redução;
Retira elétrons da espécie
redutora;
Tem seu número de oxidação
diminuído na reação.
Quem é o agente redutor na reação redox entre o Cu e o Zn?
Quem é o agente oxidante na reação redox entre o Cu e o Zn?
Reações redox
–
transferência de
elétrons
Quando temos uma barra de zinco imersa em uma solução de Cu 2+:
Zn2+Cu 2+
Cu0
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Transferência indireta de elétrons – CÉLULA ELETROQUÍMICA
Eletrodo
de zinco Eletrodo de cobre
Ponte salina (KCl sat.)
● 2 condutores imersos em uma solução contendo eletrólitos (eletrodos) ● 1 condutor eletrônico externo para permitir o fluxo de elétrons
● 1 condutor iônico para evitar o contato direto dos reagentes e permitir o fluxo de íons (ponte salina)
Componentes de uma Célula Eletroquímica
PILHA DE DANIEL
CATODO (redução) ANODO (oxidação)
Zn l ZnSO4 (1 mol/L) ll CuSO4 (1 mol/L) l Cu
Representação esquemática de uma célula eletrolítica
O ânodo e a informação sobre a solução que está em contato com ele sempre são escritos à esquerda.
Linhas verticais simples representam limites entre fases através das quais podem surgir diferenças de potencial.
CATODO (redução):
ANODO (oxidação): Zn0 Zn2+ + 2e
-Cu2++ 2e- Cu0
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Medida do potencial da célula eletrolítica
Mas por que o Zn oxida
Potencial de eletrodo
O Potencial Padrão de Eletrodo mede a tendência de uma substância
em se oxidar ou reduzir durante uma reação redox.
Cada meia-célula (semi-reação) tem um Potencial Padrão de Eletrodo
(em volts) medido em relação a um padrão de referência, que é o Eletrodo Padrão de Hidrogênio (EPH), cuja semi-reação é:
Por convenção da IUPAC, Potencial Padrão de Eletrodo (e o seu sinal)
será aplicado às semi-reações de redução, daí o nome Potencial Padrão de Redução.
2H+ + 2e- H
Potencial de eletrodo
A substância que apresenta maior Potencial Padrão de Redução, tem
maior tendência de reduzir do que uma substância que apresenta menor Potencial Padrão de Redução.
Eº positivo: e- fluem do EPH (ânodo) para o eletrodo do metal
(cátodo)
Eº negativo: e- fluem do eletrodo do metal (ânodo) para o EPH
(cátodo)
2H+ + 2e- H
2 (g) Eº = 0 volts
Cd2+ + 2e- Cd0
Eº = + 0,337 V Cu2++ 2e- Cu0
Eº = - 0,403 V
Potencial da célula
As reações de óxido-redução são espontâneas (termodinamicamente)
se o potencial da reação é maior que zero:
∆G = -nFEcélula
Logo, se Ecélula > 0 ∆G < 0 reação espontânea
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Zn2+ + 2e- Zn0
Voltando ao caso da reação redox entre o Cu e o Zn:
Eº = + 0,337 V Cu2++ 2e- Cu0
Eº = - 0,763 V
Como o Zn tem menor Potencial Padrão de Redução, ele oxida:
E célula = E catodo – E anodo E célula = Eº Cu – Eº Zn
E célula = 0,337 – (– 0,763) E célula = 1,100 V
Ecél > 0 Reação Espontâne
Equação de Nernst
E = potencial real da meia célula Eo = potencial padrão de eletrodo
R = constante universal dos gases (8,314 J K-1 mol -1)
T = temperatura em Kelvin
n = número de elétrons que participa da célula F = constante de Faraday (96485 C mol-1)
(aA), (aB) = atividades dos produtos e reagentes Relaciona o potencial real da meia-célula com as concentrações das espécies oxidadas e reduzidas (reagentes e produtos da semi-reação). Para a reação:
aA + ne- bB
E = Eo - RT ln (a B)b
nF (aA)a
Para soluções diluídas vale a
aproximação: (aA) = [A] E = E
o - RT ln [B]b
nF [A]a ou E = E
o - RT ln [Red]b nF [Ox]a
T = 25º C (298 K)
2
b
Fe3+ + e- Fe2+
Equação de Nernst - Exemplos
Zn2+ + 2e- Zn0
2H+ + 2e- H 2 (g)
]
[
]
[
log
1
0592
,
0
3 2 0
Fe
Fe
E
E
]
[
1
log
2
0592
,
0
2 0
Zn
E
E
2 2 0]
[
log
2
0592
,
0
H
pH
E
E
AgCl + e- Ag + Cl
-Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H 2O m
H
Ox
d
n
E
E
]
][
[
]
[Re
log
0592
,
0
0
Calcular o potencial real de uma solução de permanganato de potássio a 25º C, onde:
[Mn2+ ] = 10 -4 mol/L e pH=1.
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H 2O
Equação de Nernst - Exemplos
[MnO4- ] = 10 -1 mol/L,
Fe3+ + e- Fe2+
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H 2O
Balanceamento de uma reação de oxi-redução
Eº = + 0,771 V
Eº = + 1,510 V
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H 2O 5 Fe2+ 5Fe3+ + 5e
-MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H 2O
Ce4+ + e- Ce3+ Eº = + 1,440 V
Eº = + 0,575 V H3AsO4 + 2H+ + 2e - H
3AsO2 + H2O
Exemplo 1:
Envolve reações de transferências de elétrons entre agentes oxidantes
(que os recebem elétrons) e agentes redutores (que os perdem elétrons).
Volumetria de Óxido-redução
A red + B ox A ox + B red
Ared = Agente redutor Box = Agente oxidante
Exemplos de alguns agentes oxidantes e redutores:
Indicadores usados em volumetria de
oxi-redução
1º Método: O reagente é fortemente corado e ele próprio pode então, atuar como indicador. O ponto final é acusado pela coloração produzida pelo excesso de reagente. Exemplo: KMnO4
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H 2O
2º Método: Uso de indicadores específicos, isto é, substâncias que reagem especificamente com uma das espécies participantes da reação (reagentes ou produtos). Exemplo: amido.
I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI
Amido forma um complexo azul escuro com o iodo.
Indicadores usados em volumetria de
oxi-redução
Amido: substância polimérica que consiste de duas frações principais (amilose e amilopectina).
A fração ativa, a amilose, é um polímero do açúcar -D-glicose, que tem a forma de uma hélice na qual podem se fixar longas cadeias de I2 combinado com I- (I
3-).
Nas titulações envolvendo o iodo o indicador utilizado é a goma de amido, que forma um complexo azul-escuro.
Iodimetria: O iodo é utilizado como titulante. A Goma de amido é adicionada no início da titulação. E na primeira gota de excesso de iodo após o PE a cor da solução muda para azul-escuro.
Indicadores de oxi-redução - Exemplos
Ferroína
V
E
n
ind
E
E
0
0
,
0592
(
1
,
06
0
,
0592
)
3º Método: Indicadores de oxi-redução, os quais são substâncias que se deixam oxidar ou reduzir reversivelmente com mudança de coloração.
A mudança de cor do indicador ocorrerá numa faixa dada por:
n
ind
E
E
0
0
,
0592
E = potencial de transição do indicador Eo = potencial padrão do indicador
