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QUI219 – QUÍMICA ANALÍTICA(Farmácia)
Prof. Mauricio X. Coutrim
02/03/2017 Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim
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Reações de oxidação/redução são reações que ocorrem com transferência de elétrons
BALANCEAMENTO DE REAÇÕES DE OXI REDUÇÃO
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Semi reação: Ag+ + é ⇋ Ag(s) (ocorre redução / diminui o nox / é um agente oxidante)
Semi reação: Cu(s) ⇋ Cu2+ + 2é (ocorre oxidação / aumenta o nox / é um agente redutor)
Seja a reação entre:
Separar as semi reações: Tratando a 1ª semi reação: (de redução: Mn+7 → Mn+2)
A falta de oxigênio é suprida com H2O e depois a de hidrogênio com H+. Assim:
O balanceamento de carga é feito com elétrons:
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Reações de oxidação/redução são reações que ocorrem com transferência de elétrons
BALANCEAMENTO DE REAÇÕES DE OXI REDUÇÃO
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Para a reação entre:
Tratando a 2ª semi reação: (de oxidação: N+3 → N+5)
O balanceamento de carga é feito com elétrons:
A falta de oxigênio é suprida com H2O e depois a de hidrogênio com H+. Assim:
Somar as duas semi reações (acertar antes o no de elétrons: x5 reação com 2 é e x2 a com 5 é):
Rearranjando:
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Reações de oxidação/redução são reações que ocorrem com transferência de elétrons
BALANCEAMENTO DE REAÇÕES DE OXI REDUÇÃO
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Faça o balanceamento para: MnO4- + Fe2+ ⇋ Mn2+ + Fe3+
Separar as semi reações: A 1ª semi reação fica: (de redução: Mn+7 → Mn+2)
A 2ª semi reação fica: Fe2+ ⇋ Fe3+ (de oxidação: N+3 → N+5)
O balanceamento de carga é feito com elétrons: Fe2+ ⇋ Fe3+ + é
Somar as duas semi reações (acertar antes o no de elétrons: x5 aquela com 1 é e x1 a com 5 é) e rearranjar:
FAZER OS EXERCÍCIOS 18.7 A 18.10 DO LIVRO (8ª edição)
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Reações de oxidação/redução são reações que ocorrem com transferência de elétrons
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
ALGUNS CONCEITOS RELACIONADOS
Célula eletroquímica: dois eletrodos imersos em soluções eletroquímicas
Catodo: eletrodo onde ocorre a redução // Anodo: eletrodo onde ocorre a oxidação
Célula galvânica: armazenam energia (baterias). Ex. pilha de Daniell
Célula eletrolítica: requer energia para operar (processo de carregar uma bateria)
Corrente elétrica (I): movimento ordenado dos íons ou partículas num material
Lei de Ohm: a corrente elétrica depende de uma diferença de potencial (ddp) e da resistência do meio (R): I = ddp / R.
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EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Zn(s) ⇋ Zn2+ + 2é anodo (ocorre oxidação) Cu2+ + 2é ⇋ Cu(s)
Catodo (ocorre redução)
(CÉLULA GALVÂNICA)
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POTENCIAL DA CÉLULA
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
O potencial (Ecel) de uma célula está relacionada com a energia de livre da reação (DG) da célula.
DG = - n F Ecel; onde: n = número de mols de elétrons; F = Constante de Faraday = 96485 C
EQUAÇÃO DE NERNST
DG0 = - n F E0cel = - R T ln Keq; R = Constante do gás ideal = 8,314 J K-1 mol-1; T (K).
Rearranjando em termos de log o potencial de uma célula (aA + bB + né ⇋ cC + dD) é dado:
E = E0 – (RT/nF) ln [([C]c [D]d) / ([A]a [B]b)] = = E0 – 0,0592 log [([C]c [D]d) / ([A]a [B]b)] .
Representação da célula: Convenção da IUPAC
Eletrodo da oxidação (anodo) à esquerda e o da redução (catodo) à direita.
P. ex., célula eletrolítica:
Ag / AgNO3 (0,0200 mol.L-1) // CuSO4 (0,0200 mol.L-1) / Cu
Reação: 2Ag(s) + Cu2+ ⇋ 2Ag+ + Cu(s); Ecel = -0,412. Se Ecel > 0; reação é espontânea!
Potencial padrão da célula (E0cel) : é o potencial da célula quando os reagentes estão no estado
padrão. A energia livre da reação nesse caso é chamada de energia livre padrão da célula (DG0).
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EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
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POTENCIAL DE ELETRODO
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
O potencial (Ecel) de uma célula é a diferença entre os potenciais das semicélula (eletrodo),
Eeletrodo. Por convenção: Ecel = Edireita – Eesquerda. Mas, não é possível se obter Eeletrodo absoluto!
Potencial Padrão de Eletrodo (E0) = E0 de uma semirreação é definido como seu potencial
de eletrodo quando as atividades dos reagentes e produtos forem iguais a unidade
Esses valores são tabelados! (referem-se somente à reação de redução)
Eletrodo Padrão de Hidrogênio célula (E0cel): é um eletrodo de referência, gasoso, fácil
de ser construído e para o qual, por convenção, se estabelece um potencial padrão igual
a zero (0,000), independente da temperatura!
Nesse eletrodo ocorre a seguinte reação:
Pt, H2 (p=1,00 atm) / H+ (x mol.L-1) //.
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EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
FOR
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C
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A C
OM
O A
GEN
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UTO
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POTENCIAL DE ELETRODO (CÁLCULOS)
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Calcule o potencial de eletrodo para um eletrodo de Ag imerso numa solução de NaCl 0,0500
mol.L-1. célula é a diferença entre os potenciais das semicélula (eletrodo).
Dado: E0Ag+/Ag = 0,799 V e E0
AgCl/Ag = 0,222 V
Resolvendo em função da outra semi reação (pelo Cl-):
Sendo: AgCl(s) ⇋ Ag(s) + Cl- + é ; E0AgCl/Ag = 0,222 V
EAgCl/Ag = E0AgCl/Ag - 0,0592 log [Cl-] = 0,222 – 0,0592 log (0,0500) = 0,299 V.
Resolvendo pela primeira semi reação (pelo E0 da Ag):
Sendo: Ag+ + é ⇋ Ag(s); E0
Ag+/Ag = 0,799 V e AgCl(s) ⇋ Ag+ + Cl- ; KPS = 1,82.10-10.
KPS = [Ag+] [Cl-]; [Ag+] = KPS / [Cl-] = 1,82.10-10 / 0,0500 = 3,64.10-9 mol.L-1.
Tem-se que: E = E0Ag+/Ag - 0,0592 log (1 / [Ag+]) = 0,799 – 0,0592 log (1 / 3,64.10-9) = 0,299 V.
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POTENCIAL DE ELETRODO (CÁLCULOS)
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Calcule o potencial de eletrodo padrão para o processo: Ag2SO3(s) + 2é ⇋ 2Ag + SO32-.
Dado: E0Ag+/Ag = 0,799 V e KPS do Ag2SO3 = 1,5.10-14.
O que se quer é o E0Ag2SO3/Ag, então:
Resolvendo pela primeira semi reação (pelo E0 da Ag):
Sendo: Ag+ + é ⇋ Ag(s); E0
Ag+/Ag = 0,799 V e Ag2SO3 ⇋ 2Ag+ + SO32- ; KPS = 1,5.10-14.
Reescrevendo em função de [Ag+]:
KPS = [Ag+]2 [SO32-]; [Ag+] = KPS / [SO3
2-] . Por definição no Potencial Padrão [SO32-] = 1,00.
Então, tem-se que: E0Ag2SO3/Ag = E0
Ag+/Ag - 0,0592 log (1 / [Ag+]) =
= 0,799 – 0,0592 log (1 / 1,5.10-14 / 1,00 ) = 0,799 – 0,0592 log 8,16.106 = 0,799 – 0,409;
E0Ag2SO3/Ag = 0,390 V.
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POTENCIAL DE CÉLULA (CÁLCULOS)
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Calcule o potencial da célula: Cu/Cu2+ (0,0200 mol.L-1) // Ag+ (0,0200 mol.L-1) / Ag.
Calcule também a variação de energia livre (DG) da reação da célula.
Dado: Ag+ + é ⇋ Ag(s); E0
Ag+/Ag = 0,799 V e Cu2+ + 2é ⇋ Cu(s); E0Cu2+/Cu = 0,337 V.
O potencial de eletrodo das semi células são:
O potencial da célula é calculado sempre como Edireita – Eesquerda. Então pelo diagrama da célula:
A reação é Cu(s) + 2 Ag+ ⇋ 2 Ag + Cu2+; então DG para essa reação é dada como:
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POTENCIAL DE CÉLULA (CÁLCULOS)
EQUILÍBRIOS DE OXI-REDUÇÃO
Calcule o potencial da célula: Ag+ (0,0200 mol.L-1) / Ag // Cu/Cu2+ (0,0200 mol.L-1).
O esquema (figura) dessa célula eletroquímica foi mostrada anteriormente!
Dado: Ag+ + é ⇋ Ag(s); E0
Ag+/Ag = 0,799 V e Cu2+ + 2é ⇋ Cu(s); E0Cu2+/Cu = 0,337 V.
O potencial de eletrodo das semi células são:
Pelo diagrama da célula se calcula o potencial da célula: