Para a seguinte célula:
(s) |
(s) e considerando que o eletrodo padrão de hidrogênio é usado como referência em cada semi-célula:
Calcule o potencial (E) da célula.
Calcule o potencial (E) da célula.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de eletroquímica juntos! A gente tem uma célula eletroquímica formada por cobre e ferro, onde temos as seguintes semi-células:
- Cátodo:
(s) | - Ânodo:
(s)
E estamos usando o eletrodo padrão de hidrogênio como referência. Queremos calcular o potencial total da célula (
). Para isso, vamos precisar usar conceitos de potenciais padrão de eletrodo e a Equação de Nernst, que nos ajuda a calcular o potencial da célula considerando as concentrações das espécies químicas envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os potenciais padrão das semi-células. Sabemos que:
- Potencial padrão do
: - Potencial padrão do
:
Esses valores são tabelados e nos dizem o quanto cada reação tende a ocorrer espontaneamente.
Passo 3
Agora, identificamos qual semi-célula será o cátodo e qual será o ânodo. Lembrando que o cátodo é onde ocorre a redução e tem o potencial mais positivo, enquanto o ânodo é onde ocorre a oxidação.
Comparando os potenciais padrão:
- Cátodo:
( ) - Ânodo:
( )
Passo 4
Vamos calcular o potencial padrão da célula (
) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 5
Como as concentrações das soluções não estão nas condições padrão (1 mol/L), precisamos usar a Equação de Nernst para ajustar o potencial da célula:
Onde:
-
é o número de elétrons transferidos na reação (para e , ) -
é o quociente de reação, que para nossa célula é:
Passo 6
Vamos calcular
com as concentrações dadas:
Passo 7
Agora, substituímos todos os valores na Equação de Nernst:
Primeiro, calculamos
Depois,
Então:
Resposta
O potencial da célula é aproximadamente
.