Uma célula voltaica utiliza a seguinte reação:
(a) Qual é a fem dessa célula sob condições padrão?
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. A gente tem uma célula voltaica com a reação:
A pergunta é: qual é a força eletromotriz (fem) dessa célula sob condições padrão?
Para resolver isso, a gente vai precisar entender sobre potenciais padrão de redução e como eles se relacionam para calcular a fem da célula.
Para resolver isso, a gente vai precisar entender sobre potenciais padrão de redução e como eles se relacionam para calcular a fem da célula.
Passo 2
Primeiro, vamos dividir a reação em duas semicongressoes: a de redução e a de oxidação.
A redução é quando uma espécie ganha elétron, e a oxidação é quando perde. Na nossa reação:
A redução é quando uma espécie ganha elétron, e a oxidação é quando perde. Na nossa reação:
- Redução:
- Oxidação:
Cada uma dessas semicongressoes tem um potencial padrão de redução () que a gente pode encontrar em tabelas de potenciais eletroquímicos.
Passo 3
Agora, vamos identificar os potenciais padrão de redução para cada semicongressão:
- Para a redução do ferro:
- Para a redução do hidrogênio (que na verdade está sendo oxidado na nossa reação):
Lembrando que, como a segunda reação está sendo oxidada, precisamos inverter o sinal do potencial de redução para obter o potencial de oxidação.
Passo 4
Com os potenciais em mãos, podemos usar a fórmula da fem da célula:
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução (Fe³⁺ para Fe²⁺) e o ânodo é onde ocorre a oxidação (H₂ para H⁺).
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Portanto, a força eletromotriz padrão da célula é de 0,77 volts.
Resposta
A força eletromotriz (fem) da célula sob condições padrão é de
.