Questão 4 Fuvest 2021 - 2ª fase - dia 2 - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 4

Potencial Padrão de Redução Reações de oxirredução

O diagrama ao lado representa algumas espécies que podem ser formadas quando o $Fe$ metálico é exposto a diferentes condições de $pH$ e potencial de redução medidos contra o eletrodo padrão de hidrogênio. As regiões relativas às espécies $Fe {(OH)}_{2}$ e ${FeO}_{4}^{2 -}$ estão associadas às regiões marcadas como (I) e (II) no diagrama, não necessariamente nessa ordem.

a) Para evitar a corrosão de um objeto de ferro metálico, este foi submetido a $pH$ e potencial adequados, formando uma camada de ${Fe}_{3} O_{4}$ na superfície. Explique como essa camada previne a corrosão do interior do objeto.

b) Escreva a semirreação de redução associada ao processo representado pela seta, indicando o valor de potencial a partir do qual a reação acontece.

c) Associe, corretamente, na tabela da folha de resposta, cada uma das regiões (I) e (II) com as espécies $Fe {(OH)}_{2}$ e ${FeO}_{4}^{2 -}$ . Justifique a associação feita com base nos potenciais de redução apresentados no diagrama.

Tabela do caderno de respostas:

Espécie	$Fe {(OH)}_{2}$	${FeO}_{4}^{2 -}$
Região

Resolução

a) A formação de $F e_{3} O_{4}$ na superfície do metal atua uma camada que impede o contato de agentes oxidantes com os átomos de ferro metálico do objeto, evitando a corrosão do mesmo. Essa camada é denominada camada de passivação e é obtida a partir de um processo denominado anodização.

b) A semirreação de redução do íon ferro(III) consiste no ganho de 1 elétron para formar o íon ferro(II):

$F e^{3 +} + 1 e^{-} \overset{}{\to} F e^{2 +}$

De acordo com o gráfico, essa reação ocorre a partir do valor de potencial igual a +0,8 V.

c) O nox do elemento ferro na espécie $F e (O H)_{2}$ é de +2 enquanto na espécie $F e {O_{4}}^{2 -}$ é igual a +6. Quanto maior o estado de oxidação, maior é a tendência que o átomo apresenta de sofrer redução (melhor agente oxidante), sendo assim, seu potencial de redução deverá ser maior. Dentre as espécies analisadas, o $F e {O_{4}}^{2 -}$ está na região (I), por ter o átomo de ferro no maior estado de oxidação, enquanto o $F e (O H)_{2}$ está na região (II), por ter o ferro no menor estado de oxidação.

Obs: Também poderia ser associada as espécies $F e {O_{4}}^{2 -}$ e $F e (O H)_{2}$ com as regiões observando que, no gráfico, nas regiões superiores encontramos o ferro em maior estado de oxidação (maior NOX) enquanto nas regiões inferiores temos o ferro em menor estado de oxidação (menor NOX).