Fala Gás Nobre, hoje vamos estudar sobre a Eletroquímica e Equilíbrios Redox envolvido nas suas reações de oxirredução.
A eletroquímica é a área da química que estuda a conversão de energia química em energia elétrica e vice e versa.
Esta conversão ocorre através de processos eletroquímicos, por meio de reações onde há transferência de elétrons, denominadas reações de oxirredução.
Essas reações recebem este nome, pois nelas estão ocorrendo, de maneira simultânea, um processo de redução e um de oxidação.
No processo de oxidação, temos uma espécie química que perde elétrons, ficando com seu nox (nº de oxidação) maior, enquanto no processo de redução, temos uma que recebe elétrons e seu nox fica menor.
Observe a seguinte reação redox:
Zn0(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu0(s)
Nesta reação o zinco metálico (Zn0) sofre oxidação, perdendo dois elétrons e transformando-se no cátion Zn2+, com seu nox variando de 0 para 2+, enquanto os íons cobre (Cu2+) recebem os elétrons do zinco e transformam-se em cobre metálico (Cu0), com seu nox variando de 2+ para 0.
Leia mais em:
Aula de Química Geral: Nox, Oxirredução e Balanceamento
Os processos eletroquímicos sempre ocorrem em reações semelhantes a essa, no entanto, isso pode ocorrer de duas formas, sendo uma delas espontânea e a outra não.
A primeira é espontânea e são os processos observados em pilhas e baterias, onde ocorre a conversão de energia química em elétrica através de reações de oxirredução.
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Eletroquímica: Resumos e Exercícios
Já a segunda trata-se de um processo não espontâneo, onde ocorre a transformação de energia elétrica em energia química. Este processo, inverso ao que ocorre nas pilhas e baterias, chama-se eletrólise.
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Aula: Eletroquímica – Eletrólise ígnea e aquosa
No entanto, ambos os processos possuem reações redox envolvidas e, portanto, vamos estudar um pouco mais sobre o equilíbrio destas reações.
Para uma reação estar em equilíbrio ela deve atender 2 requisitos:
– Ser uma reação reversível, ou seja, os produtos da reação podem ser convertidos novamente nos reagentes.
– A velocidade de formação de produtos é igual à velocidade com que os produtos se convertem novamente em reagentes.
As reações em equilíbrio são representadas com setas duplas (⇌) como no exemplo a seguir que mostra a reação de formação do óxido de ferro III em ambiente fechado:
2 Fe(s) + 3 H2O(v) ⇌ Fe2O3(s) + 3 H2(g)
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Quando uma reação atinge o equilíbrio?
Aula: Equilíbrio Químico
Vamos analisar o equilíbrio redox de uma pilha formada por cobre metálico (Cu) e um sal de prata (Ag):
Cu0(s) + 2 Ag+(aq) ⇌ Cu2+(aq) + 2 Ag0(s)
Podemos separar esta reação em duas semirreações de oxirredução que encontram-se em equilíbrio:
I) Cu0(s) ⇌ Cu2+ + 2e–
II) 2 Ag+ + 2e– ⇌ 2 Ag0(s)
Na reação I temos o equilíbrio entre o cobre metálico (Cu0) sofrendo oxidação, perdendo dois elétrons e transformando-se no cátion Cu2+, com sua reação inversa, onde o íon Cu2+ reduz transformando-se novamente em cobre metálico (Cu0).
Já na reação II, temos o equilíbrio entre os íons prata (Ag+) sendo reduzidos ao receberem 2 elétrons e transformando-se em prata metálica (Ag0), com sua reação inversa, onde a prata metálica (Ag0) se oxida, transformando-se novamente no cátion Ag+.
Pode-se determinar a constante de equilíbrio (Kc) das reações redox, no entanto, entram no cálculo apenas concentrações que podem sofrer variação, como a concentração de uma substância em uma solução e a concentração de um gás.
No caso do nosso exemplo, vamos considerar apenas as concentrações das espécies em meio aquoso, deixando de lado o cobre e a prata na sua forma metálica (sólida).
Kc = [Produtos] / [Reagentes]
Kc = [Cu2+] / [Ag+]2
A constante de equilíbrio relaciona as concentrações de todas as espécies envolvidas na reação quando esta atinge o estado de equilíbrio.
Leia mais em:
Balanceamento por Oxirredução
Aula: Balanceamento de Equações Químicas por Oxirredução
Exercícios sobre Oxidação e Redução
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