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 com concentração de e com concentração de , respectivamente.

Passo 3

Agora, vamos lembrar que cada eletrodo tem um potencial de redução padrão ( ). 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):
  • Para Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe(s):

Passo 4

Como as concentrações das soluções não são padrão (1 M), precisamos ajustar os potenciais de eletrodo usando a equação de Nernst:
Onde:
  • é o potencial do eletrodo
  • é o potencial padrão
  • é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2)
  • 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):
Substituindo os valores:
Calculando
Então:
Para o eletrodo de Ferro (Fe):
Substituindo os valores:
Calculando
Então:

Passo 6

Agora, para encontrar o potencial total da célula ( é), usamos a diferença entre os potenciais dos eletrodos:
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:
é

Resposta

O potencial do eletrodo de Cobre é aproximadamente , o do eletrodo de Ferro é aproximadamente , e o potencial total da célula é aproximadamente .

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