Calcule os potenciais das seguintes células. Indique se a reação se processará espontaneamente ou se uma fonte de voltagem externa é necessária para forçar a reação a ocorrer. \mathrm{Ag}\left|\mathrm{Ag}^{+}\left(1,00 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right) \| \mathrm{Fe}^{2+}\left(0,1000 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right), \mathrm{Fe}^{3+}\left(0,1000 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right)\right| \mathrm{Pt}
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule o potencial elétrico da célula descrita e que eu diga se a reação ocorre espontaneamente ou se é preciso uma fonte externa para forçá‑la. As informações dadas são: \mathrm{Ag}\left|\mathrm{Ag}^{+}\left(1,00\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}}\right)\right|\left|\mathrm{Fe}^{2+}\left(0,1000\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}}\right),\\ \mathrm{Fe}^{3+}\left(0,1000\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}}\right)\right|\mathrm{Pt}.
Ou seja:
Concentração de \mathrm{Ag}^+: \, \left[\mathrm{Ag}^+\right]=1,00\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}} (peguei este dado do enunciado).
Concentração de \mathrm{Fe}^{2+}: \, \left[\mathrm{Fe}^{2+}\right]=0,1000\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}} (peguei este dado do enunciado).
Concentração de \mathrm{Fe}^{3+}: \, \left[\mathrm{Fe}^{3+}\right]=0,1000\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}} (peguei este dado do enunciado).
A tarefa é: calcular E_{\text{célula}}é sob essas condições e dizer se o processo é espontâneo.
Passo 2
Escrevo as meias‑reações de redução (tabela de potenciais padrão):
Meia‑reação prata (redução):
Explicação rápida: E^\circ é o potencial de redução padrão medido a 25^\circ\mathrm{C} com concentrações unitárias (1 M) para espécies aquosas. Valores vêm da tabela padrão de potenciais.
Passo 3
Decido qual meia‑reação será redução no catodo: a meia‑reação com maior E^\circ tende a ocorrer como redução. Comparando:
0,7996\\ \mathrm{V} > 0,771\\ \mathrm{V},
logo a prata (\mathrm{Ag}^+ + e^- \rightarrow \mathrm{Ag}) será reduzida (catodo) e o ferro será oxidado (anodo), ou seja a reação de oxidação será
é espontânea nas condições dadas — isso significa que a célula gera energia elétrica e NÃO é necessária uma fonte externa de voltagem para forçar a reação. Observação prática: o potencial é pequeno (cerca de 0,029\\ \mathrm{V}), o que indica que o sistema está relativamente perto do equilíbrio; a corrente será pequena se as resistências forem altas, mas ainda assim o sentido espontâneo é o indicado.
Resposta
E_{\text{célula}} = 0,0286\\ \mathrm{V}é (aprox. 0,029\\ \mathrm{V}).
A reação ocorre espontaneamente na direção escrita; não é necessária fonte externa.