Equilíbrio de óxido-redução

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Processos de oxidação e redução estão envolvidos no estudo 
da eletroquímica, onde as reações químicas ocorrem com o 
envolvimento de transferência de elétrons de um reagente 
para outro. Os dois processos ocorrem simultaneamente e não 
podem coexistir independentemente 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Eletroquímica é o estudo das reações químicas nas quais 
partículas carregadas (íons ou elétrons) atravessam a interface 
entre duas fases da matéria, tipicamente uma fase metálica (o 
eletrodo) e uma fase líquida de solução condutora, ou eletrólito. 
Uma reação de oxi-redução envolve a reação de um redutor (red) com um 
oxidante (ox). O redutor ou agente redutor é o reagente que perde elétrons 
e então é oxidado. O oxidante ou agente oxidante ganha elétrons e então é 
reduzido. 
EXEMPLO 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Meia reação ou meia célula 
 
 
Meia reação ou meia célula 
Redução e oxidação ocorrem concomitantemente, e duas meias reações 
se combinam para dar uma oxi-redução (dupla redox). 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Conceito de potencial de eletrodo 
 
Todas as meias reações podem ser expressas em termos de redução ou 
oxidação. Por exemplo, as meias reações Fe2+/Feo são: 
Substâncias diferentes variam em suas tendências de realizarem redução 
ou oxidação. 
O potencial é uma medida da capacidade do reagente (no estado sólido ou 
líquido) em ser reduzido ou oxidado. 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Conceito de potencial de eletrodo 
Potenciais de eletrodo são medidos então em relação ao eletrodo padrão 
de hidrogênio (EPH) também conhecido como o eletrodo normal de 
hidrogênio (NHE). Este consiste de um fio de platina em uma solução 
iônica de hidrogênio de atividade unitária sobre a qual é borbulhada gás 
hidrogênio a 1 atm de pressão. Isto é representado como: 
é arbitrariamente assinalada um potencial de 0,000 V 
Eletrodo Padrão de Hidrogênio (EPH) 
Pt, H2 (p atm) I H
+ (a H+ = X) 
Definição do potencial de eletrodo para a semi-reação 
 
 M2+ + 2ē ↔ M(s) 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
A diferença de potencial entre o EPH e qualquer meia reação de redução 
(para a qual todos os íons em solução existem com atividade unitária) é 
denominada de potencial de eletrodo padrão, Eo. Isto também pode ser 
denominado de potencial de redução padrão devido a convenção adotada 
universalmente em escrever meias reações como processo de redução. 
Conceito de potencial de eletrodo 
A seguinte convenção de sinal é adotada: 
i) Um Eo positivo indica que a forma oxidada é um melhor agente oxidante 
que o H+ 
 ii) Um Eo negativo indica que a forma oxidada é um pior agente oxidante 
que o H+ 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Tabela de potenciais de redução de alguns elementos 
2ē 
 
A equação de Nernst 
 
 E = Eº - 
𝑹𝑻
𝒏𝑭
 𝐥𝐧
𝑪 𝒄 𝑫 𝒅
𝑨 𝒂 𝑩 𝒃
 
R= cte dos gases = 8,314 J K-1 mol -1 
 
F = Cte de Faraday = 96.485 C/mol de ē 
 
ln = logaritmo natural = 2,303 log 
 
T = temperatura em K 
 
Eº = potencial padrão de eletrodo 
n = nº de elétrons 
 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Cálculo do potencial de um eletrodo 
Conhecendo-se as [Fe2+] e 
[Fe3+ ] (Ex. 1) e [Fe 2+] (Ex. 2) é 
possível calcular o potencial do 
eletrodo em volts. 
Cálculos dos potenciais de meia célula a partir de 
valores de E0 
Aplicação típica da equação de Nerst: 
 
Calcule o potencial de eletrodo da meia-célula que consiste de um eletrodo 
de cádmio imerso em uma solução de Cd2+ 0,0150 M. 
Cd2+ + 2 ē ↔ Cd(s) E0 = - 0,403 V 
 
E = E0 – 
0,0592
𝒏
 log 
1
[𝐶𝑑2
+
]
 
E = - 0,403 – 
0,0592
𝟐
 log 
1
0,0150
 
E = - 0,457 V 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Cálculos dos potenciais da célula a 
partir de potenciais de eletrodos 
O potencial da célula Ecélula é obtido subtraindo o potencial 
do ânodo do potencial do cátodo. 
Ecélula = Ecátodo – Eânodo 
 
 
O processo completo da célula envolve a oxidação do zinco e a 
redução do cobre. 
 Ecélula = + 0,337 – (-0,763) = + 1,100 V 
 
Sinal positivo do potencial indica que a reação ocorre 
espontaneamente e que é uma célula galvânica. 
 
Zn I ZnSO4 (aZn
2+ = 1,00) II CuSO4 (aCu
2+ = 1,00 I Cu 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Cálculo da constante de equilíbrio de uma reação REDOX. 
Um procedimento utilizado em análise quantitativa é a redução de Fe (III) 
para Fe (II) através de Sn (II): 
 Sn2+ + 2 Fe3+ ↔ 2 Fe2+ + Sn4+ 
A constante de equilíbrio, K, para a reação é por definição (lei da ação das 
massas): 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
As duas semi reações são: 
Aplicando a equação de Nernst na forma de concentração em ambos 
eletrodos: 
Sn 4+ + 2ē → Sn2+ 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Uma vez que a reação atingiu o equilíbrio, podemos 
escrever: 
 
E (célula) = 0 = ESn – EFe ; então ESn = EFe 
Igualando as expressões temos: 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
K 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
O valor extremamente elevado desta constante de equilíbrio indica 
que a reação ocorre quantitativamente como descrita, isto é, o Sn2+ 
reduz o Fe3+ para Fe2+. 
EQUILÍBRIO DE OXIDO-REDUÇÃO (REDOX) 
Exercícios. 
 
1. Determinar os valores das constantes de equilíbrio das reações entre: 
 
a) Cobre e Zinco 
 
b) Cobre e Prata