Para a seguinte célula:
(s) |
(s) e considerando que o eletrodo padrão de hidrogênio é usado como referência em cada semi-célula:
A reação é espontânea? Justifique.
A reação é espontânea? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta uma célula eletroquímica formada por cobre e ferro, com as concentrações de íons Cu²⁺ e Fe²⁺ dadas. A matéria que estamos estudando aqui é eletroquímica, mais especificamente a espontaneidade de reações em células galvânicas. Para resolver isso, vamos precisar das potencialidades padrão de redução dos metais envolvidos e, possivelmente, usar a equação de Nernst para considerar as concentrações.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução para cobre e ferro, usando os potenciais padrão de redução (
):
-
Para o cobre:
-
Para o ferro:
Passo 3
Agora, vamos determinar qual meio-reação vai ser o cátodo (redução) e qual vai ser o ânodo (oxidação). O cátodo será a semi-reação com maior
, ou seja, a do cobre. Portanto, o ferro vai sofrer oxidação.
A semi-reação de oxidação para o ferro será:
Passo 4
Vamos calcular o potencial padrão da célula (
) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 5
Como temos concentrações diferentes das soluções padrão, precisamos ajustar o potencial da célula usando a equação de Nernst:
Onde:
-
(número de elétrons transferidos) -
Substituindo:
Resposta
A reação é espontânea, pois o potencial da célula é positivo (
).