Química, perguntado por arthurgustavomendo, 6 meses atrás

O Ferro (Fe0) é um metal que apresenta custo consideravelmente baixo. No

entanto a aplicação é restrita, devido a ocorrência do fenômeno da oxidação

(popularmente conhecido como ferrugem). A partir do exemplo da reação de

oxirredução observado em nosso cotidiano, descreva as semirreações

envolvidas no processo, identificando a espécie correspondente ao cátodo e ao

ânodo, com os respectivos potenciais de redução. Após, demonstre a equação

global balanceada e calcule o potencial padrão da célula (Ecel). Com suas

palavras, justifique o motivo pelo qual isso acontece.

Soluções para a tarefa

Respondido por joaovitorpruinelli
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Resposta:

O processo de ferrugem ocorre quando o ferro, sem proteção, entra em contato com agentes externos (ambientais), como a água e o oxigênio presente no ar. Por isso, utilizaremos a meia-redução do ferro e da água mais oxigênio, respectivamente:

Fe2++2e- ⟶ Fe, com E°fe = -0,440; e

O3+2H++2e- ⟶ O2+H2O, com E°ar = 2,070 V.

Logo, podemos perceber que o ferro é o nosso ânodo, já que E°fe < E°ar, sendo assim o agente redutor da reação. Como consequência, o ar é o cátodo, agente oxidante da reação.

Para encontrar a equação global balanceada, devemos inverter o ânodo (transformando sua semi-reação de redução em uma de oxidação) e fazer o balanceamento logo em seguida, contudo, sem mexer no potencial padrão da reação.

Fe+O3+2H++2e- ⟶ O2+H2O+Fe2++2e- ∴

Fe+O3+2H+ ⟶ O2+H2O+Fe2+

Reorganizando-a encontramos o Hidróxido de ferro:

Fe+O2+H2O ⟶ 12O2+Fe (OH)2

Agora podemos calcular o potencial padrão da célula (Ecel), devemos subtrair o potencial de redução do cátodo (E°ar), pelo potencial de redução do ânodo (E°fe):

Ecel=E°ar-E°fe=2,070 V-(-0,440V)=2,51V

Explicação:

A ferrugem ocorre porque o potencial de redução do ferro é menor do que o oxigênio (o que explica, por exemplo, o ouro (Au) não oxidar com a ação do oxigênio, uma vez que seu E° é maior, então ele acaba se tornando o agente oxidante do oxigênio), que gera o Hidróxido de ferro, se e somente se, estiver em contato com a água também, ou seja, se estivermos com esse ferro protegido da ação da água, como por exemplo as palhas de aço dentro da embalagem sua ferrugem é postergada por um longo período. O mesmo acontece no caso contrário, se encharcarmos essa esponja (do exemplo anterior), com sabão, ela estará em contato com a água, porém isolada da ação do oxigênio, assim, postergando também seu processo de oxidação.

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