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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 18.Questões e Problemas - Ex. 19

As meias-células a seguir estão do lado esquerdo e associadas com o eletrodo padrão de hidrogênio, localizado à direita, formando uma célula galvânica. Calcule o potencial da célula. Indique qual eletrodo seria o cátodo se a célula estivesse em curto-circuito

Passo 1

Nesta tarefa, precisamos determinar se o eletrodo é cátodo ou ânodo.

O potencial da célula galvânica, ou a tensão da célula, é a diferença entre os potenciais do eletrodo de redução padrão do cátodo e do ânodo:

E = E c a t o d o - E a n o d o

Utilizando os dados dos valores dos potenciais de eletrodos redutores padrão, que podem ser encontrados na tabela, é possível calcular a tensão de qualquer célula galvânica.

Os eletrodos, o ânodo (negativo) e o cátodo (positivo), diferem entre si no tipo de reação que ocorre neles. O anodo é o eletrodo no qual a reação de oxidação sempre ocorre, e o cátodo é o eletrodo no qual a reação de redução sempre ocorre.

O eletrodo da direita é o eletrodo de hidrogênio padrão. O potencial de eletrodo de redução padrão de um eletrodo de hidrogênio padrão é por acordo zero em todas as temperaturas.

Para cada eletrodo, devemos calcular o potencial do eletrodo usando a equação de Nernst.

Se tivermos reação:

a equação de Nernst é:

Se substituirmos valores numéricos por constantes e convertermos para logaritmo de base 10, obteremos:

onde E° é o potencial de eletrodo padrão e n é o número de mols de elétrons para semirreação

  1. Temos a seguinte meia-célula:

    2. C u   ∣   C u 2 + ( 0.0897 )   M

    A reação é:

    C u 2 + + 2   e - → C u

    onde o potencial padrão de redução para esta reação é

    E ° = 0.342   V

    Passo 2

    A equação de Nernst para esta reação é:

    Vemos que o potencial do eletrodo é mais positivo que o eletrodo de hidrogênio padrão (0 V), então este é catodo.

  2. Temos a seguinte meia-célula:

    3. C u   |   C u I ,   K I   0.1214 M

    A reação é:

    C u I + e - → C u + I -

    onde o potencial padrão de redução para esta reação é:

    E ° =   - 0.185   V

    A equação de Nernst para esta reação é:

    Vemos que o potencial do eletrodo é mais negativo que o eletrodo de hidrogênio padrão ( 0 V ), então este é anodo

  3. Temos a seguinte meia-célula:

    4. P t ,   H 2 ​   ( 0.984   a t m )   ∣   H C l   ( 1 ⋅ 10 - 4 )   M

    A reação é:

    2 H + + 2 e - → H 2

    onde o potencial de redução padrão para esta reação é:

    E ° = 0   V

    A equação de Nernst para esta reação é:

    Vemos que o potencial do eletrodo é mais negativo que o eletrodo de hidrogênio padrão ( 0 V ), então este é anodo.

    Passo 3

  4. Temos a seguinte meia-célula:

    5. P t   ∣   F e 3 +   ( 0.0906 )   M ,   F e 2 +   ( 0.1628 )   M

    A reação é:

    F e 3 + + 2 e - → F e 2 +

    onde o potencial de redução padrão para esta reação é:

    E ° = 0.771   V

    A equação de Nernst para esta reação é:

    Vemos que o potencial do eletrodo é mais positivo que o eletrodo de hidrogênio padrão (0 V), então este é catodo.

  5. Temos a seguinte meia-célula:

A g   ∣   A g C N 2 - ​   0.0827   M , K C N   0.0699   M

A reação é:

A g C N 2 - ​ + e - → A g + 2   C N -

onde o potencial padrão de redução para esta reação é:

E ° =   - 0.31   V

A equação de Nernst para esta reação é:

Vemos que o potencial do eletrodo é mais negativo que o eletrodo de hidrogênio padrão (0 V), então este é anodo.

Resposta

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