Esquematize as seguintes células galvânicas, nas condições padrão, formadas quando os eletrodos abaixo são conectados dois a dois. Dê as reações anódica, catódica e a reação global da célula, a polaridade dos eletrodos, o sentido real dos elétrons no condutor metálico, o sentido dos íons na ponte salina, a f.e.m. da célula.
(a) eletrodos de Al / Al^3+ (aq) e Pb / Pb^2+ (aq);
(b) eletrodos de Cd / Cd^2+ (aq) e Cl2(g) / Cl^- (aq);
© eletrodos de Fe^2+ (aq) / Fe^3+ ( aq ) e Fe(s) / Fe^2+ (aq)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre células galvânicas! O enunciado pede para esquematizar várias células usando diferentes eletrodos, identificar as reações que ocorrem no anodo e no catodo, a reação global, a polaridade dos eletrodos, o sentido dos elétrons e dos íons, e finalmente calcular a força eletromotriz (f.e.m.) da célula.
Hoje vamos começar com a parte (a): os eletrodos de Al / Al^3+ (aq) e Pb / Pb^2+ (aq).

Passo 2

Primeiro, precisamos entender quais são os potenciais de redução padrão ( E^circ) para cada meia-reação envolvida. Esses valores nos ajudam a determinar qual eletrodo vai atuar como ânodo e qual como cátodo.
  • Para o alumínio:
    Al^3+ + 3e^- Al E^circ = -1,66 , V
  • Para o chumbo:
    Pb^2+ + 2e^- Pb E^circ = -0,13 , V

Passo 3

Comparando os potenciais de redução, vemos que o alumínio tem um potencial menor (-1,66 V) do que o chumbo (-0,13 V). Isso significa que o alumínio tem maior tendência a oxidar, ou seja, vai atuar como ânodo. Já o chumbo, com potencial maior, vai reduzir e atuar como cátodo.

Passo 4

Vamos identificar as reações que ocorrem em cada eletrodo:
  • Reação no ânodo (oxidação):
    O alumínio perde elétrons para se oxidar:
    Al Al^3+ + 3e^-
  • Reação no cátodo (redução):
    O íon chumbo recebe elétrons para se reduzir:
    Pb^2+ + 2e^- Pb

Passo 5

Agora, para obter a reação global da célula, precisamos balancear os elétrons transferidos. O ânodo libera 3 elétrons e o cátodo consome 2. O MMCM (mínimo múltiplo comum) entre 3 e 2 é 6. Portanto, multiplicamos as reações para equilibrar os elétrons:
  • Anodo multiplicado por 2:
    2,Al 2,Al^3+ + 6e^-
  • Cátodo multiplicado por 3:
    3,Pb^2+ + 6e^- 3,Pb
Somando as duas reações:
2,Al + 3,Pb^2+ 2,Al^3+ + 3,Pb

Passo 6

Vamos agora determinar a polaridade dos eletrodos e o fluxo dos elétrons e íons:
  • Polaridade dos eletrodos:
    • Anodo (Al): Negativo (porque perde elétrons).
    • Cátodo (Pb): Positivo (porque ganha elétrons).
  • Sentido dos elétrons:
    Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo através do fio condutor. Ou seja, do alumínio para o chumbo.
  • Sentido dos íons na ponte salina:
    Para manter a neutralidade elétrica, os íons positivos (cátions) do eletrólito do anodo (Aqui, Al^3+) movem-se para a ponte salina, e os íons negativos (ânions) do eletrólito do cátodo (Aqui, Pb^2+) também se movem para a ponte.

Passo 7

Finalmente, calculamos a força eletromotriz (f.e.m.) da célula usando os potenciais de redução padrão:
fem = E^circcátodo - E^circânodo = (-0,13,V) - (-1,66,V) = 1,53,V áâ

Resposta

A célula galvânica formada pelos eletrodos de Al / Al^3+(aq) e Pb / Pb^2+(aq) possui as seguintes características:
  • Reação Anódica: Al Al^3+ + 3e^-
  • Reação Catódica: Pb^2+ + 2e^- Pb
  • Reação Global: 2,Al + 3,Pb^2+ 2,Al^3+ + 3,Pb
  • Polaridade dos Eletrodos: Ânodo (Al) é negativo e Cátodo (Pb) é positivo.
  • Sentido dos Elétrons no Condutor Metálico: Do ânodo (Al) para o cátodo (Pb).
  • Sentido dos Íons na Ponte Salina: Cátions migrando para a ponte salina a partir do ânodo e ânions migrando para a ponte a partir do cátodo.
  • Força Eletromotriz da Célula: 1,53,V

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