A magnitude (não os sinais) do potencial de redução de dois metais é dada a seguir:
Quando a meia célula de é conectada a , os elétrons migram de para . Quando está conectado a uma meia célula padrão de , os elétrons migram de para a meia célula padrão de .
Os valores de são positivo ou negativo, em cada caso? (justifique sua resposta).

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está nos pedindo. Temos dois metais, e , com potenciais de redução padrões ( ) dados pelas reações:
O exercício pergunta sobre o sinal de quando conectamos:
  1. A meia célula de à meia célula de .
  2. A meia célula de à meia célula padrão de .
Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de potenciais de eletrodo padrão, espontaneidade das reações e como determinar os sinais de em diferentes configurações de células eletroquímicas.

Passo 2

Vamos relembrar que o potencial de eletrodo padrão ( ) indica a tendência de uma espécie química de ganhar elétrons (reduzir-se). Quanto maior o , maior a tendência de redução.
Quando conectamos duas meias-células, os elétrons irão fluir da meia-célula com menor para a que tem maior . Isso ocorre porque a reação tende a ser espontânea quando há fluxo de elétrons do redução de menor potencial para a de maior potencial.

Passo 3

Caso 1: Meia célula de conectada a meia célula de .
Sabemos que:
Como tem um maior que , atua como cátodo (redução) e como ânodo (oxidação).
Então, a reação ocorre do ânodo para o cátodo:
çã
çã
O potencial da célula ( ) é a diferença entre os potenciais de redução:
áâ
Como é positivo, a reação é espontânea nessa direção, confirmando que o fluxo de elétrons é de para .
Conclusão para o caso 1: da célula é positivo (+0,09 V).

Passo 4

Caso 2: Meia célula de conectada à meia célula padrão de .
O potencial padrão para a meia célula padrão de hidrogênio é definido como:
Comparando com o potencial de :
Aqui, tem um potencial de redução maior que o da meia célula padrão de hidrogênio. Portanto, atuará como cátodo, e a meia célula padrão de hidrogênio atuará como ânodo.
A reação ocorre do ânodo para o cátodo:
çã
çã
Calculando o potencial da célula:
áâ
Como é positivo, a reação é espontânea nessa direção, indicando que os elétrons migram da meia célula padrão de hidrogênio para .
Conclusão para o caso 2: da célula é positivo (+0,34 V).

Resposta

Em ambos os casos, o potencial de célula ( ) é positivo. Especificamente:
  1. Quando está conectado a :
  2. Quando está conectado à meia célula padrão de :
Isso significa que, nessas configurações, as reações são espontâneas, com elétrons fluindo de para e da meia célula padrão de hidrogênio para , respectivamente.

Exercícios relacionados

Escreva o resultado do item anterior em função dos volumes inicial e final .
Uma célula voltaica emprega a reação redox vista a seguir:
Calcule o potencial de célula, a Ch, em cada um dos seguintes conjuntos de condições:
a) condições padrão
Calcule a fem padrão de uma célula que usa as reações de semicélula e a . Escreva a equação da reação de célula que ocorre nas condições padrão.
Preveja se as seguintes reações ocorreriam espontaneamente em solução aquosa a :
c)