Escreva as semi-reações de oxidação e redução, a equação global da célula e determine o potencial padrão para cada uma das seguintes células galvânicas:
(d)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntinho! A questão pede para a gente escrever as semi-reações de oxidação e redução, a equação global da célula galvânica e determinar o potencial padrão para a célula dada: .
Aqui, vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente sobre células galvânicas, que geram corrente elétrica a partir de reações químicas espontâneas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar quais metais estão envolvidos e seus estados de oxidação. Temos cobre (Cu) e ouro (Au). O cobre está passando de sólido para íon Cu²⁺, e o ouro está indo de Au⁺ para sólido.
Isso significa que o cobre está perdendo elétrons (oxidação) e o ouro está ganhando elétrons (redução).
Passo 3
Agora, vamos escrever as semi-reações de oxidação e redução.
Oxidação (perda de elétrons):
Cu(s) Cu^2+(aq) + 2e^-
Redução (ganho de elétrons):
Au^+(aq) + e^- Au(s)
Perceba que na oxidação, o cobre sólido se transforma em íon Cu��⁺ liberando 2 elétrons. Já na redução, o íon Au⁺ ganha um elétron para se transformar em ouro sólido.
Passo 4
Para combinar essas semi-reações na equação global, precisamos igualar o número de elétrons transferidos. Na oxidação, temos 2 elétrons, e na redução, 1 elétron. Então, multiplicamos a semi-reação de redução por 2:
2( Au^+(aq) + e^- Au(s) )
2Au^+(aq) + 2e^- 2Au(s)
Agora, somamos as duas semi-reações:
Cu(s) + 2Au^+(aq) Cu^2+(aq) + 2Au(s)
Essa é a equação global da célula galvânica.
Passo 5
Por último, vamos determinar o potencial padrão da célula ( E^circcelula = E^circcátodo - E^circânodo ). Para isso, usamos os potenciais padrão de redução dos dois metais:
Cobre (Cu²⁺/Cu): E^circcelula = 1,69 , V - 0,34 , V = 1,35 , V
Ouro (Au⁺/Au):
A fórmula para o potencial da célula é:
áâ
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução (ouro) e o ânodo é onde ocorre a oxidação (cobre).