Escreva a reação da célula eletroquímica, as semirreações nos eletrodos e calcule a fem padrão de cada uma das seguintes células:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de célula eletroquímica juntos! A gente precisa escrever a reação completa da célula, identificar as semirreações nos eletrodos e calcular a força eletromotriz (fem) padrão dessa célula específica. Para isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, como potenciais padrão de redução e equilíbrio das reações de oxidação e redução.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as espécies químicas envolvidas na célula:
- À esquerda temos uma solução contendo íons $ \mathrm{K}_3[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6] $ e $ \mathrm{K}_4[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6]
\mathrm{Pt} $). - À direita, temos $ \mathrm{CrCl}_3 $ em solução e eletrodo de cromo ($ \mathrm{Cr} $).
Passo 3
Vamos separar a célula em duas semirreacções: uma de redução e outra de oxidação.
Semirreação de redução (cátodo):
A espécie que será reduzida é o $ \mathrm{Fe}^{3+} $ do $ \mathrm{K}_3[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6] $ para $ \mathrm{Fe}^{2+} $ no $ \mathrm{K}_4[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6] $.
A espécie que será reduzida é o $ \mathrm{Fe}^{3+} $ do $ \mathrm{K}_3[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6] $ para $ \mathrm{Fe}^{2+} $ no $ \mathrm{K}_4[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN})_6] $.
Semirreação de oxidação (ânodo):
O cromo metálico ($ \mathrm{Cr} $) será oxidado para íons $ \mathrm{Cr}^{3+} $.
O cromo metálico ($ \mathrm{Cr} $) será oxidado para íons $ \mathrm{Cr}^{3+} $.
Passo 4
Agora, precisamos equilibrar as semirreações para que o número de elétrons trocados seja igual em ambas. Na semirreação de redução, temos 1 elétron, e na de oxidação, 3 elétrons. Para igualar, multiplicamos a semirreação de redução por 3:
Agora, as duas semirreações ficam:
Passo 5
Vamos somar as duas semirreações:
Essa é a reação global da célula eletroquímica.
Passo 6
Para calcular a fem padrão ($ E^\circ_{célula} $), usamos a fórmula:
Precisamos dos potenciais padrão de redução ($ E^\circ $) para cada semirreação:
- Para $ \mathrm{Fe}^{3+} + e^- \rightarrow \mathrm{Fe}^{2+} $: $ E^\circ = +0,77,V $
- Para $ \mathrm{Cr}^{3+} + 3e^- \rightarrow \mathrm{Cr} $: $ E^\circ = -0,74,V $
Importante: Como estamos invertendo a semirreação do ânodo (oxidação), usamos o sinal oposto.
Passo 7
Aplicando os valores na fórmula:
Resposta
A fem padrão da célula eletroquímica é $ +1,51,V $.