Calcular a fem das seguintes células eletroquímicas usando os potenciais padrão dados no exercicio
\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow 1 / 2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) \quad \mathrm{E}^{\circ}(\mathrm{H}+, \mathrm{H} 2)=0 \mathrm{~V}
\mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}-\longrightarrow \mathrm{Zn}(\mathrm{s}) \quad \mathrm{E}^{\circ}(\mathrm{Zn} 2+, \mathrm{Zn})=-0,76 \mathrm{~V}

Passo 1

O enunciado pede a força eletromotriz padrão E^\circ_{\rm cel} de células formadas pelas duas semi-reações fornecidas. O conteúdo here é eletroquímica de células galvânicas, e vamos precisar da relação
E^\circ_{\rm cel} \;=\; E^\circ_{\rm cat} \;-\; E^\circ_{\rm an}
onde E^\circ_{\rm cat} é o potencial de redução do cátodo e E^\circ_{\rm an} é o potencial de redução do ânodo.

Passo 2

Para a célula
\text{Zn(s)} \bigm|\text{Zn}^{2+}(\text{aq}) \;\big|\!\big|\; \text{H}^{+}(\text{aq}) \bigm|\tfrac12\,\text{H}_{2}(\text{g})
identificamos o cátodo como a meia-reação de maior potencial de redução:
\text{catodo: }\quad \text{H}^{+} + \text{e}^{-} \longrightarrow \tfrac12\,\text{H}_{2} \quad,\quad E^\circ_{\rm cat}=0{,}00\\ \text{V}
e o ânodo como a de menor potencial:
\text{anodo: }\quad \text{Zn}^{2+} + 2\,\text{e}^{-} \longrightarrow \text{Zn} \quad,\quad E^\circ_{\rm an}=-0{,}76\\ \text{V}.
Logo
E^\circ_{\rm cel} =E^\circ_{\rm cat}-E^\circ_{\rm an} =0{,}00 - (-0{,}76) =+0{,}76\\ \text{V}.

Passo 3

Para a célula inversa
\text{H}_{2}(\text{g}) \bigm|\tfrac12\,\text{H}^{+}(\text{aq}) \;\big|\!\big|\; \text{Zn}^{2+}(\text{aq}) \bigm|\text{Zn(s)}
o cátodo passa a ser a meia-reação de \text{Zn}^{2+}/\text{Zn} e o ânodo a de \text{H}^{+}/\text{H}_{2}. Assim
E^\circ_{\rm cel} =E^\circ_{\rm cat}-E^\circ_{\rm an} =(-0{,}76) - 0{,}00 =-0{,}76\\ \text{V}.

Resposta

Na célula \text{Zn}|\text{Zn}^{2+}||\text{H}^{+}|\tfrac12\text{H}_{2}: E^\circ_{\rm cel}=+0{,}76\\ \text{V}.
Na célula invertida \text{H}_{2}|\text{H}^{+}||\text{Zn}^{2+}|\text{Zn}: E^\circ_{\rm cel}=-0{,}76\\ \text{V}.

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