Os potenciais padrão de redução do Cu²⁺/Cu e Al³⁺/Al são respectivamente 0,34 V e -1,66 V. Considere uma pilha construída com tais espécies e faça o que é pedido a seguir:
a) represente o diagrama dessa pilha
b) escreva as semi-reações que se processam em cada eletrodo
c) escreva a equação global da pilha
d) determine o potencial dessa pilha.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre eletroquímica, especificamente sobre células galvânicas usando cobre e alumínio. Precisamos representar o diagrama da pilha, escrever as semi-reações nos eletrodos, montar a equação global e calcular o potencial da pilha. Para isso, vamos usar os potenciais padrão de redução fornecidos: Cu²⁺/Cu é 0,34 V e Al³⁺/Al é -1,66 V.

Passo 2

a) Representar o diagrama dessa pilha
Imagina uma célula eletroquímica com dois eletrodos: um de cobre (Cu) e outro de alumínio (Al). Cada eletrodo está imerso em sua respectiva solução: Cu²⁺ em solução de cobre e Al³⁺ em solução de alumínio. Entre eles, temos uma ponte salina ou um separador poroso que permite a passagem de íons para manter a neutralidade elétrica. O eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) será o ânodo, e o onde ocorre a redução (ganho de elétrons) será o cátodo.

Passo 3

b) Escrever as semi-reações que se processam em cada eletrodo
Primeiro, identificamos qual metal vai oxidar e qual vai reduzir. Como o potencial de redução do Al³⁺/Al é menor (-1,66 V) comparado ao do Cu²⁺/Cu (0,34 V), o alumínio será o ânodo (onde ocorre a oxidação) e o cobre será o cátodo (onde ocorre a redução).
  • Anodo (Oxidação):
    Al Al^3+ + 3e^-
    Aqui, o alumínio metálico perde 3 elétrons para formar íons Al³⁺.
  • Cátodo (Redução):
    Cu^2+ + 2e^- Cu
    Os íons Cu²⁺ ganham 2 elétrons para formar cobre metálico.

Passo 4

c) Escrever a equação global da pilha
Para combinar as semi-reações, precisamos que o número de elétrons trocados seja igual. No caso, o anodo libera 3 elétrons e o cátodo consome 2. O mínimo comum múltiplo é 6. Multiplicamos as reações para igualar os elétrons:
  • Anodo multiplicado por 2:
    2Al 2Al^3+ + 6e^-
  • Cátodo multiplicado por 3:
    3Cu^2+ + 6e^- 3Cu
Agora, somamos as duas equações cancelando os elétrons:
2Al + 3Cu^2+ 2Al^3+ + 3Cu

Passo 5

d) Determinar o potencial dessa pilha
O potencial padrão da pilha ($ E_{celula} $) é dado pela diferença entre o potencial do cátodo e o potencial do ânodo:
Ecelula áâ
Substituindo os valores:
Ecelula = Ecátodo - Eânodo

Resposta

O potencial dessa pilha é de 2,00 V.

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