Num béquer é colocado um eletrodo de Cde outro de Sn e uma solução desaerada de H2 SO4 1,0 mol / L. Os eletrodos de Cd e Sn são conectados por um fio metálico. Identifique as reações anódica e catódica, determine o potencial da reação e calcule a energia livre de Gibbs da reação total. Considere o potencial padrão

Passo 1

Beleza, a ideia é resolver uma célula galvânica onde temos um eletrodo de Cd e outro de Sn mergulhados na mesma solução de H₂SO₄ 1,0 mol L⁻¹ (sem O₂ dissolvido) e ligados por um fio. A matéria aqui é eletroquímica: vamos identificar quem é anôdo e quem é cátodo, calcular o potencial da reação e a variação da energia livre de Gibbs (ΔG). Para isso, precisamos dos potenciais padrão de redução:
  • Cd²⁺ + 2 e⁻ → Cd(s), E° = –0,403 V
  • Sn²⁺ + 2 e⁻ → Sn(s), E° = –0,140 V
  • H⁺ + e⁻ → ½ H₂(g), E° = 0,000 V

Passo 2

Primeiro, quem vai oxidar (anôdo) e quem vai reduzir (cátodo)?
  • A meia-reação com menor potencial padrão (mais negativa) é a que tende a oxidar: Cd²⁺/Cd tem E° = –0,403 V, o mais negativo de todos, então Cd(s) → Cd²⁺ + 2 e⁻ é o anôdo.
  • A meia-reação com maior potencial padrão (mais positiva) é a que tende a reduzir: H⁺/H₂ tem E° = 0,000 V, o maior, então 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂(g) é o cátodo (no eletrodo de Sn, que aqui atua só como suporte para a redução do H⁺).

Passo 3

Agora o potencial de célula padrão:
E°ₙ = E°₍cátodo₎ – E°₍anôdo₎
E°ₙ = 0,000 V – (–0,403 V) = +0,403 V

Passo 4

Por fim, a energia livre de Gibbs padrão da reação global:
A reação global é
Cd(s) + 2 H⁺ → Cd²⁺ + H₂(g)
e usamos
ΔG° = –n F E°ₙ
com n = 2 mol e⁻ e F = 96 485 C mol⁻¹:
ΔG° = –2 ⋅ 96 485 C mol⁻¹ ⋅ 0,403 V ≃ –77 800 J mol⁻¹ ≃ –77,8 kJ mol⁻¹

Resposta

Anôdo: Cd(s) → Cd²⁺ + 2 e⁻
Cátodo: 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂(g)
Potencial da reação: E° = +0,403 V
Energia livre de Gibbs: ΔG° ≃ –77,8 kJ mol⁻¹

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