Calcule
célula para as seguintes pilhas galvânicas
Passo 1
O enunciado dá a reação global
e pede para calcular a força eletromotriz padrão da célula, ou seja
, assumindo condições-padrão.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- Reagentes e produtos da reação global estão explícitos (não há concentrações diferentes nem temperaturas fora do padrão).
- A reação envolve mudanças de oxidação para
e ; é preciso identificar quais espécies são reduzidas/oxidada e usar potenciais padrão de eletrodo.
Passo 2
Vamos dividir a reação em semi-reações de oxidação e redução. Primeiro identifico as variações dos números de oxidação:
- Para estanho: passa de
para . Isso é uma redução (ganho de elétrons), com variação de para (ganho de 2 elétrons). - Para chumbo: parte como
(oxidação zero) e vai para . Isso é uma oxidação (perda de 2 elétrons).
Escrevo as metade-reações já balanceadas em elétrons (cada uma transfere 2 elétrons):
Observação didática curta: para decidir quem é cátodo (redução) e ânodo (oxidação) basta ver quem ganha elétrons (reduz) — aqui o
— e quem perde elétrons — aqui o
.
Passo 3
Agora uso os potenciais padrão de redução (valores tabelados). Das tabelas de potenciais-padrão:
Explicação didática: cada
acima é o potencial padrão da meia-reação escrita como redução (
). Repare que o potencial do chumbo é negativo: isso significa que, como redução, o chumbo metálico não é tão bom aceitador de elétrons em condições-padrão comparado com o eletrodo padrão de hidrogênio.
Passo 4
Fórmula para o potencial padrão da célula (quando se conhece os potenciais padrão de redução das duas semi-reações):
onde
é o potencial de redução da semi-reação que ocorre como redução (aqui
) e
é o potencial de redução da semi-reação que, na célula, ocorre como oxidação (aqui a semi-reação escrita como redução correspondente é
, cujo potencial é
).
Substituindo os valores:
Comentário didático importante: não multiplicamos os potenciais pela quantidade de elétrons. Os potenciais são grandezas intensivas; se uma semi-reação for multiplicada por um fator para balancear elétrons, o valor de
dessa semi-reação não muda.
Passo 5
Interpretação e incentivo: o valor
positivo indica que, sob condições padrão, a reação escrita
é espontânea no sentido indicado (isto é, o estanho em estado
é reduzido a
e o chumbo metálico é oxidado a
). Ótimo trabalho em acompanhar passo a passo — isso é exatamente o que pedem em prova: identificar semi-reações, pegar os
da tabela, e aplicar
.