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.

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 ( é) usando a fórmula:
éáâ
Substituindo os valores:
é

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:
é
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 .

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