Estabilidade da barreira aquosa de oxidação e redução da água

BARREIRA DE ESTABILIDADE DA ÁGUA Oxidação e redução por água

Um íon ou molécula em solução aquosa pode ser destruído por oxidação ou redução, por quaisquer uma das outras espécies presentes pois, a estabilidade de uma espécie em solução está relacionada com todos os possíveis reagentes, o solvente, outros solutos, o próprio soluto e o oxigênio dissolvido.

Oxidação por água

A reação de metais com água ou soluções ácidas é geralmente a oxidação do metal pela água ou pelo H+, já que a reação é uma das abaixo:

Quando o potencial padrão de redução de um metal é negativo, o metal deve sofrer oxidação em meio ácido (1mol/L) com liberação de H2. Exemplos são Al, Mg, Fe, Cr, Cu, ...

Redução por água

A água pode atuar como agente redutor via a semi-reação:

Essa reação de oxidação que é o inverso da semi-reação de redução:

O potencial de redução altamente positivo demonstra que água acidificada é um agente redutor fraco, exceto contra um agente oxidante forte, por exemplo Co3+/Co2+ = 1,92V.

Um agente redutor que reduz a água rapidamente para H2 ou um agente oxidante que oxida a água rapidamente para O2, não pode sobreviver e meio aquoso. O campo de estabilidade da água é a faixa de valores de potencial de redução e pH onde é termodinamicamente estável para a oxidação e redução.

As barreiras inferiores e superiores do campo de estabilidade são identificadas encontrando a dependência de E com o pH para cada semi-reação, para a semi-reação de O2, H+/H2:

BARREIRA DE ESTABILIDADE DA ÁGUA Conclusão:

Qualquer espécie com um potencial de redução maior do que esse valor pode ser reduzida pela água com a produção de O2. Este é o limite superior no campo de estabilidade.

A redução do H+ para H2é:

Conclusão:

Qualquer espécie com potencial de redução menor do que esse pode reduzir H+ para H2. É a linha inferior de estabilidade da água.

Para simplificar, costuma-se referir à redução do H+ em água (a qualquer pH) como a redução da água.

Pares que são termodinamicamente estáveis em água estão entre os limites do campo de estabilidade. Um par que esteja fora desses limites é instável em água.

O par consiste de um forte agente redutor (abaixo da linha de produção de H2) e um forte agente oxidante (acima da linha de produção de O2). O campo de estabilidade de águas naturais é representado pela adição de duas linhas verticais a pH = 4 e a pH

= 9, que marcam os limites de pH que comumente são medidos em lagos e rios.

Diagrama de Pourbaix(veremos à frente commais detalhes)de estabilidadeda água

O eixo vertical é o potencial de redução do par redox em água: aqueles acima da linha superior podem oxidar a água; aqueles