Calcule o potencial teórico de cada uma das células eletroquímicas abaixo. Indique se cada célula, da maneira como está representada, é galvânica ou eletrolítica.
a)
b)
c)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre células eletroquímicas! O que a gente precisa aqui é calcular o potencial teórico de cada uma das células e dizer se elas são galvânicas ou eletrolíticas. Para isso, vamos usar a teoria das células eletroquímicas, que envolve entender as reações de oxidação e redução, além de aplicar a Equação de Nernst para calcular o potencial das células considerando as concentrações dos íons.
Passo 2
Vamos começar com a célula a):
Primeiro, identificamos os semicelulares de anodo e catodo.
Passo 3
Anodo (oxidação):
O zinco está sendo oxidado:
Catodo (redução):
O cobalto está sendo reduzido:
Passo 4
Agora, vamos pegar os potenciais padrão de redução () para cada reação:
Passo 5
Como o zinco está sendo oxidado, o potencial de anodo será o inverso do potencial de redução:
O catodo mantém o potencial de redução:
Passo 6
A diferença de potencial padrão da célula é:
é
Passo 7
Como temos concentrações diferentes de íons, vamos usar a Equação de Nernst:
Onde é o quociente de reação:
Substituindo os valores:
Passo 8
Agora, aplicando a Equação de Nernst:
Passo 9
Como o potencial da célula é negativo (), isso indica que a reação não é espontânea na direção escrita. Portanto, a célula é eletrolítica.
Passo 10
Vamos agora resolver a célula b):
Aqui, temos uma célula com ferro e mercúrio. Precisamos identificar as reações de redução e oxidação e calcular o potencial teórico.
Passo 11
Primeiro, identificamos as semirreactions:
Anodo (oxidação):
Catodo (redução):
Passo 12
Pegando os potenciais padrão de redução:
Passo 13
Como o ferro está sendo oxidado, invertemos seu potencial:
O potencial do catodo permanece:
Passo 14
Diferença de potencial padrão da célula:
é
Passo 15
Aplicando a Equação de Nernst. Primeiramente, calculamos :
Substituindo:
Passo 16
Número de elétrons transferidos () é 2.
Aplicando a Equação de Nernst:
Passo 17
Como o potencial da célula é positivo (), a reação é espontânea na direção escrita. Portanto, a célula é galvânica.
Passo 18
Vamos finalizar com a célula c):
Aqui, temos cobre e prata com iodeto sólido. Vamos identificar as reações e calcular o potencial.
Passo 19
Identificamos as semirreactions:
Anodo (oxidação):
Catodo (redução):
Note que o iodeto sólido () atua como um eletrólito sólido, mantendo o em equilíbrio com .
Passo 20
Pegando os potenciais padrão de redução:
Passo 21
Como o cobre está sendo oxidado, invertemos seu potencial:
O potencial do catodo permanece:
Passo 22
Diferença de potencial padrão da célula:
é
Passo 23
Aplicando a Equação de Nernst. Primeiro, calculamos :
Considerando que está em equilíbrio com , podemos assumir que :
Passo 24
Número de elétrons transferidos () é 2.
Aplicando a Equação de Nernst:
Passo 25
Como o potencial da célula é positivo (), a reação é espontânea na direção escrita. Portanto, a célula é galvânica.
Resposta
c) O potencial teórico da célula é aproximadamente e a célula é galvânica.