Calcule o potencial teórico de cada uma das seguintes células. Elas estão escritas como galvânicas ou eletrolíticas?
M),
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular o potencial teórico de uma célula eletroquímica e determinar se ela é galvânica (ou voltaica) ou eletrolítica. Para isso, vamos precisar usar conceitos de células eletroquímicas, potenciais padrão de eletrodo e a Equação de Nernst para levar em conta as concentrações dadas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução envolvidas na célula. Temos duas espécies principais:
-
Mercúrio (Hg/Hg₂²⁺):
-
Vanádio (V³⁺ e VO²⁺):
Passo 3
Agora, vamos buscar os potenciais padrão de redução (
) para cada meia-reação. Supondo que temos os seguintes valores:
-
Para a reação de mercúrio:
-
Para a reação de vanádio:
Passo 4
A próxima etapa é determinar qual das duas semi-reações vai ocorrer como redução (cátodo) e qual como oxidação (ânodo). A reação com o potencial de redução mais alto ocorrerá no cátodo.
Comparando os valores:
Então, a reação do vanádio será a redução no cátodo, e a reação do mercúrio será a oxidação no ânodo.
Passo 5
Escrevendo as duas semi-reações:
-
Ânodo (oxidação):
-
Cátodo (redução):
Para balancear os elétrons, multiplicamos a reação do ânodo por 1 e a do cátodo por 2:
-
Ânodo:
-
Cátodo:
Passo 6
Agora, somamos as duas semi-reações para obter a reação global da célula:
Passo 7
Calculamos o potencial padrão da célula (
) usando a diferença entre os potenciais de redução do cátodo e do ânodo:
Passo 8
Como as concentrações estão diferentes das condições padrão, usamos a Equação de Nernst para calcular o potencial real da célula:
Onde:
-
(número de elétrons transferidos) -
é o quociente de reação:
Substituindo os valores:
Calculando
:
(Para simplificação, vamos considerar que
resultará em uma diminuição do potencial devido às concentrações fornecidas.)
Passo 9
Substituindo
na Equação de Nernst e resolvendo, obtemos:
Resposta
O potencial teórico da célula é aproximadamente
e a célula é galvânica.