Calcule o potencial de cada eletrodo, e em seguida o da célula inteira.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício de eletroquímica onde precisa calcular o potencial de cada eletrodo e depois o potencial total da célula. Vamos usar conceitos de potenciais de eletrodo e a equação de Nernst para resolver isso. Vamos precisar das concentrações das soluções, das reações de redução dos eletrodos envolvidos e das constantes eletroquímicas correspondentes.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dois eletrodos envolvidos na célula:
Eletrodo de Ferro (Fe)
Eletrodo de Cobre (Cu)
As soluções correspondentes são Fe(NO3)2 com concentração de 0,020 , mol , L^-1 e Cu(NO3)2 com concentração de 0,050 , mol , L^-1, respectivamente.
Passo 3
Agora, vamos lembrar que cada eletrodo tem um potencial de redução padrão (E^circ). Precisamos desses valores para calcular o potencial dos eletrodos. Geralmente, eles são encontrados em tabelas de potenciais padrão. Para este exercício, vamos usar os seguintes valores:
Para Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s):E^circCu^2+/Cu = +0,34 , V
Para Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe(s):E^circFe^2+/Fe = -0,44 , V
Passo 4
Como as concentrações das soluções não são padrão (1 M), precisamos ajustar os potenciais de eletrodo usando a equação de Nernst:
E = E^circ - 0,0592n log Q
Onde:
E é o potencial do eletrodo
E^circ é o potencial padrão
n é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2)
Q é o quociente de reação, que para um eletrodo de metal é a concentração dos íons no lado da redução.
Passo 5
Vamos calcular o potencial para cada eletrodo usando a equação de Nernst.
Para o eletrodo de Cobre (Cu):
ECu = E^circCu^2+/Cu - 0,05922 log ( 1[Cu^2+] )
Substituindo os valores:
ECu = 0,34, V - 0,05922 log ( 10,050 )
Calculando log ( 10,050 ) = log(20) approx 1,3010
Então:
ECu = 0,34, V - 0,05922 times 1,3010 approx 0,34, V - 0,0385, V = 0,3015, V
EFe = -0,44, V - 0,05922 times 1,69897 approx -0,44, V - 0,0503, V = -0,4903, V
Passo 6
Agora, para encontrar o potencial total da célula (Ecélulaé), usamos a diferença entre os potenciais dos eletrodos:
Ecélula = Ecátodo - Eânodo éáâ
Identificamos que o cátodo é o eletrodo com maior potencial de redução, que é o Cobre (Cu), e o ânodo é o Ferro (Fe).
Então:
Ecélula = ECu - EFe = 0,3015, V - (-0,4903, V) = 0,3015, V + 0,4903, V = 0,7918, V é
Resposta
O potencial do eletrodo de Cobre é aproximadamente 0,30, V, o do eletrodo de Ferro é aproximadamente -0,49, V, e o potencial total da célula é aproximadamente 0,79, V.