Uma célula galvânica é construída com um eletrodo de Co em uma solução de Co^2+ e um eletrodo de grafite em uma solução contendo Fe^3+ e Fe^2+ 1,0 mol L^-1 cada. Os dois compartimentos estão ligados por uma ponte salina. Desenhe o esquema da célula identificando catodo, anodo, as semi-reações e o potencial total da célula. Dados:
cl Co^2+(aq)+2 e^- Co(s) & E^circ=-0,277 V Fe^3+(aq)+e^- Fe^2+(aq) & E^circ=+0,770 V

Passo 1

Beleza, bora resolver esse exercício! A gente precisa desenhar uma célula galvânica usando eletrodos de cobalto (Co) e grafite, com soluções de Co^2+, Fe^3+ e Fe^2+, todas a 1,0 mol/L. Para isso, vamos usar conceitos de potenciais padrão de redução e identificar qual eletrodo vai ser o ânodo e qual vai ser o cátodo.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar as semi-reações e seus potenciais padrão de redução que o exercício nos deu:
Co^2+(aq) + 2e^- Co(s) E^circ = -0,277,V
Fe^3+(aq) + e^- Fe^2+(aq) E^circ = +0,770,V

Passo 3

Os potenciais padrão de redução nos dizem qual meia-reação tem maior tendência a ganhar elétrons (ser reduzida). Quanto mais positivo for o potencial, mais forte é o agente oxidante.
Aqui, Fe^3+/Fe^2+ tem um potencial de +0,770 V, que é maior que o de Co^2+/Co, que é -0,277 V. Isso significa que Fe^3+ vai preferir ganhar elétrons (ser reduzido) e o cobalto vai preferir perder elétrons (ser oxidado).

Passo 4

Sabendo disso, podemos identificar:
  • Ânodo (onde ocorre a oxidação): Co(s) Co^2+(aq) + 2e^-
  • Cátodo (onde ocorre a redução): Fe^3+(aq) + e^- Fe^2+(aq)

Passo 5

Agora, precisamos balancear as elétrons nas meio-reações para que o número de elétrons perdidos no ânodo seja igual ao número de elétrons ganhos no cátodo.
No ânodo, são liberados 2 elétrons. No cátodo, cada reação consome 1 elétron. Para balancear, multiplicamos a reação do cátodo por 2:
2,Fe^3+(aq) + 2e^- 2,Fe^2+(aq)

Passo 6

Com as meio-reações balanceadas, somamos elas para obter a reação global da célula:
Co(s) + 2,Fe^3+(aq) Co^2+(aq) + 2,Fe^2+(aq)

Passo 7

Finalmente, calculamos o potencial total da célula usando a fórmula:
E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo = 0,770,V - (-0,277,V) = 1,047,V éáâ

Resposta

O esquema da célula galvânica é o seguinte:
Co(s) | Co^2+(1,0,mol,L^-1) || Fe^3+(1,0,mol,L^-1) | Fe^2+(1,0,mol,L^-1) | Grafite(s)
  • Ânodo: Co(s)
  • Cátodo: Fe^3+(aq)
  • Semi-reações:
    • Oxidação no ânodo: Co(s) Co^2+(aq) + 2e^-
    • Redução no cátodo: 2,Fe^3+(aq) + 2e^- 2,Fe^2+(aq)
  • Potencial total da célula: E^circcélula = 1,047,Vé

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