Em condições normais, uma reação redox ocorre quando há contato entre o agente oxidante e o agente redutor. Contudo, a reação espontânea pode ocorrer sem contato direto entre oxidante e redutor, cada qual numa interface eletrodo/solução (eletrólito), sendo o par conectado através de um condutor eletrônico (fio) e um condutor iônico (ponte salina). Esse dispositivo é denominado cela galvânica ou eletroquímica, e permite a conversão de energia química em energia elétrica. Uma típica reação redox é a da oxidação do cátion de manganês (II) a óxido de manganês (IV) sólido pelo peróxido de hidrogênio, em água acidificada. Para melhor entender fenômeno redox e termodinâmico deste sistema, um aluno de química construiu uma cela eletroquímica com eletrodos de Pt e ponte salina de nitrato de potássio, e colocou a cela em operação (fechamento do circuito) a 25 ºC. Com base nas informações acima:
a) Faça um esquema (desenho ou figura) que represente a cela eletroquímica adequada para o estudo. Identifique todos os constituintes, por exemplo, das espécies químicas no eletrólito e componentes. Coloque o ânodo no lado esquerdo e o cátodo no lado direito.
b) Escreva as equações iônicas parciais e total balanceadas.
c) Calcule o potencial da cela padrão e ΔG para a reação.
d) Proponha uma equação do potencial reversível da cela que você esquematizou no item (a), incluindo as concentrações das espécies que podem afetar o seu potencial.
Dados de Potencial Padrão de Redução, a 25 °C:
Constante de Faraday: F=96500 C/mol