Escreva a reação global da pilha e as respectivas meias-reações. Para cada célula, calcule o potencial-padrão e verifique se a reação ocorre de forma espontânea:
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre células eletroquímicas! O enunciado pede para a gente escrever a reação global da pilha, as meias-reações envolvidas, calcular o potencial-padrão de cada célula e verificar se a reação ocorre de forma espontânea. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre potenciais eletroquímicos padrão e como identificar as meias-reações de redução e oxidação.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas meias-reações que ocorrem na nossa célula. Temos o cadmínio (Cd) e o ácido nítrico (HNO₃) envolvidos. Precisamos descobrir qual será o ânodo (onde ocorre a oxidação) e o cátodo (onde ocorre a redução).
Passo 3
A partir das tabelas de potenciais padrão de redução, encontramos os valores para as possíveis reações:
- Para o cadmínio:
- Para o ácido nítrico (considerando a redução a
para ):
Passo 4
Agora, vamos determinar qual das duas reações será a redução e qual será a oxidação. A reação com maior potencial de redução ocorre no cátodo, enquanto a menor ocorre no ânodo.
Aqui,
tem
e
tem
. Portanto:
- Cátodo (redução):
- Ânodo (oxidação):
Passo 5
Vamos equilibrar as meias-reações para que o número de elétrons trocados seja o mesmo em ambas. O ânodo libera 2 elétrons e o cátodo consome 3. O MMCM (Mínimo Múltiplo Comum) entre 2 e 3 é 6, então multiplicamos:
- Ânodo:
- Cátodo:
Passo 6
Agora, somamos as duas meias-reações para obter a reação global:
Passo 7
Vamos calcular o potencial-padrão da célula (
) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 8
Por fim, verificamos se a reação é espontânea. Se
, a reação ocorre espontaneamente. Como
, a reação é espontânea.
Resposta
A reação global da pilha é:
O potencial-padrão da célula é
, e a reação ocorre de forma espontânea.