Calcule o potencial
das seguintes células eletroquímicas: diga se a reação é produto favorecida ou reagente favorecida.
Passo 1
O que o enunciado pede: calcular o potencial padrão
de cada célula eletroquímica dada e dizer se, sob condições padrão, a reação escrita é favorecida em produtos (espontânea como escrita) ou favorecida em reagentes (não espontânea como escrita).
As reações fornecidas são:
Informação necessária (valores padrão de potenciais de redução) que vou usar a partir da tabela padrão de eletroquímica (valores
, em volts):
Passo 2
Método e conceitos usados (explicação didática e passo a passo do raciocínio):
- Cada metade da reação é um par redox (reação de redução escrita como redução). O potencial padrão listado é sempre o potencial de redução
do par. - Em uma célula Galvânica, o eletrodo que tem maior
(mais positivo) tende a ser o que é reduzido (cátodo). O outro é oxidado (ânodo). - O potencial padrão da célula é dado por
Aqui
e
são os potenciais de redução padrão dos pares que atuam como cátodo e ânodo, respectivamente.
- Interpretação:
- Se
, a reação escrita é espontânea em condições padrão (favorecida em produtos). - Se
, a reação escrita NÃO é espontânea em condições padrão (favorecida em reagentes); a reação inversa seria espontânea.
- Se
- Observação importante: ao calcular
não se multiplicam os potenciais por coeficientes estequiométricos — o potencial é uma propriedade intensiva. Só se compara os e aplica a fórmula acima.
Passo 3
Cálculo para a reação
.
- Metade de redução do níquel:
- Metade de redução do magnésio:
- Comparando,
é mais positivo que , então o cátodo é o par (Ni2+ reduz-se) e o ânodo é (Mg oxida-se). - Calcula-se
- Conclusão:
, reação favorecida em produtos (espontânea como escrita).
Passo 4
Cálculo para a reação
.
- Potenciais:
- O par com maior
é (+0,34 V), portanto em uma célula espontânea o cobre tenderia a ser reduzido e o níquel oxidado. Na reação escrita, porém, é o cobre sólido que é oxidado e o íon níquel que é reduzido — isso já parece contra o sentido espontâneo esperado. - Calcula-se
- Conclusão:
, reação NÃO é espontânea como escrita (favorecida em reagentes). A inversa (Cu2+ reduzindo Ni) seria espontânea.
Passo 5
Cálculo para a reação
.
- Potenciais relevantes:
- O par
tem mais positivo, logo o cátodo é (redução de a ) e o ânodo é (o cobre metálico oxida-se a ). - Calcula-se
- Conclusão:
, reação favorecida em produtos (espontânea como escrita).
Passo 6
Cálculo para a reação
.
- Potenciais:
- O mais positivo é
, portanto o cátodo será e o ânodo . Na reação escrita, o lítio metálico é oxidado a e o reduzido a Na(s) — isso é coerente com a comparação dos potenciais. - Calcula-se
- Conclusão:
, reação favorecida em produtos (espontânea como escrita).
Passo 7
Cálculo para a reação
.
- Potenciais:
-
é maior, então cátodo é e ânodo . A reação escrita tem zinco metálico oxidando-se e cobre íon sendo reduzido — é o comportamento esperado. - Calcula-se
- Conclusão:
, reação favorecida em produtos (espontânea como escrita).