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
;
(b) eletrodos de
e
;
© eletrodos de
e
(a) eletrodos de
(b) eletrodos de
© eletrodos de
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
e
.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender quais são os potenciais de redução padrão (
) para cada meia-reação envolvida. Esses valores nos ajudam a determinar qual eletrodo vai atuar como ânodo e qual como cátodo.
-
Para o alumínio:
-
Para o chumbo:
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: -
Reação no cátodo (redução):
O íon chumbo recebe elétrons para se reduzir:
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:
-
Cátodo multiplicado por 3:
Somando as duas reações:
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,) movem-se para a ponte salina, e os íons negativos (ânions) do eletrólito do cátodo (Aqui, ) também se movem para a ponte.
Passo 7
Finalmente, calculamos a força eletromotriz (f.e.m.) da célula usando os potenciais de redução padrão:
Resposta
A célula galvânica formada pelos eletrodos de
e
possui as seguintes características:
- Reação Anódica:
- Reação Catódica:
- Reação Global:
- 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: