Potenciais-Padrão de Redução ( ) Volt (V)
d) Se você tivesse de posse dos elementos e suas respectivas soluções aquosas, mostre o projeto de uma célula galvânica (pilha) que forneça o maior potencial possível. Para este projeto, dê as semirreações que ocorrem no cátodo, no ânodo, a equação global da pilha, a notação global da pilha bem como os potenciais-padrão.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma tabela com potenciais-padrão de redução para três metais: Zinco (Zn), Níquel (Ni) e Cobre (Cu). O conteúdo envolve eletroquímica, mais especificamente células galvânicas, que são pilhas que geram eletricidade a partir de reações redox espontâneas. Para resolver, vamos precisar identificar qual par de metais vai gerar o maior potencial, determinando qual vai ser o ânodo e o cátodo, escrever as semirreações, a equação global da pilha, a notação da célula e calcular o potencial padrão da célula.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em uma célula galvânica, o cátodo é o eletrodo onde ocorre a redução (ganho de elétrons) e tem potencial de redução mais alto, enquanto o ânodo é onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) e tem potencial de redução mais baixo.

Passo 3

Analisando os potenciais-padrão de redução:
  • Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn(s) E° = -0,76 V
  • Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni(s) E° = -0,23 V
  • Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
O Cobre (Cu) tem o potencial de redução mais positivo, então vai ser o cátodo. O Zinco (Zn) tem o potencial mais negativo, então será o ânodo.

Passo 4

Agora, escrevemos as semirreações:
  • Cátodo (redução): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s)
  • Ânodo (oxidação): Zn(s) → Zn²⁺ + 2e⁻
Note que no ânodo invertemos a reação de redução para obter a oxidação.

Passo 5

A equação global da célula é a soma das duas semirreações:
Zn(s) + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu(s)

Passo 6

Para a notação da célula, colocamos o ânodo à esquerda e o cátodo à direita, separados por uma linha dupla (representando a barragem de sal) e indicando os estados físico-químicos:
Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)

Passo 7

Finalmente, calculamos o potencial padrão da célula (E°cell) usando a fórmula:
E°cell = E°cátodo - E°ânodo
Substituindo os valores:
E°cell = +0,34 V - (-0,76 V) = +1,10 V

Resposta

A célula galvânica projetada que fornece o maior potencial possível possui as semirreações:
  • Cátodo: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s)
  • Ânodo: Zn(s) → Zn²⁺ + 2e⁻
A equação global da pilha é:
Zn(s) + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu(s)
A notação global da pilha é:
Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)
E o potencial-padrão da célula é:
E°cell = +1,10 V

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d) Determine o potencial real para a célula, a
Potenciais-Padrão de Redução ( ) Volt (V)
a) Explique, justificando a sua resposta por meio das semirreações e dos respectivos potencias, o por que o zinco é atacado pelo ácido clorídrico e o cobre não.
Potenciais-Padrão de Redução ( ) Volt (V)
f) Neste momento você deseja montar uma pilha de concentração com os elementos presentes na tabela. Considerando as concentrações do ânodo iguais a e as do cátodo iguais a , determine o potencial real inicial de cada pilha de concentração, mostrando todas as etapas envolvidas no processo.