Uma célula voltaica é construída com dois eletrodos de cloreto de prata-prata, cada um deles baseado na seguinte semi-reação:
Os dois compartimentos de célula têm
e
, respectivamente. (d) Para cada eletrodo, determine se
aumentará, diminuirá ou se manterá o mesmo à medida que a célula funciona.
Os dois compartimentos de célula têm
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede. A gente tem uma célula voltaica com dois eletrodos idênticos feitas de prata/prata‐cloreto, cuja meia‐reação é
Um compartimento tem [Cl⁻] = 0,0150 M e o outro tem [Cl⁻] = 2,55 M. A pergunta (d) é: em cada eletrodo, conforme a célula funciona, a concentração de cloreto vai aumentar, diminuir ou não muda?
Conteúdo: eletroquímica (potenciais de eletrodo, Equação de Nernst) e como isso dita qual se comporta como ânodo ou cátodo.
Conteúdo: eletroquímica (potenciais de eletrodo, Equação de Nernst) e como isso dita qual se comporta como ânodo ou cátodo.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que metade da reação envolve o elétron e o íon cloreto. A gente usa a Equação de Nernst para saber o potencial de cada eletrodo em função da [Cl⁻]:
onde, para a meia‐reação
,
o quociente de reação (os sólidos não entram).
elétron.
é o potencial padrão, igual para os dois eletrodos. Então cada potencial vale
o quociente de reação
Passo 3
Para saber qual eletrodo é cátodo (reduz-se) e qual é ânodo (oxida-se), comparamos os
de cada um. Quem tiver maior
espontaneamente é cátodo. Note que, como aparece
, quanto menor for [Cl⁻], maior fica
.
- No compartimento de 0,0150 M,
é bem negativo → é positivo grande → fica maior. - No de 2,55 M,
é positivo → é negativo → menor.
Logo, o eletrodo com 0,0150 M é o cátodo (reduz) e o de 2,55 M é o ânodo (oxida).
Passo 4
Agora, escrevendo as meias‐reações no cátodo e no ânodo:
Cátodo (redução):
→ Isso gera cloreto, então [Cl⁻] neste compartimento AUMENTA.
Ânodo (oxidação): é o inverso:
→ Isso consome cloreto, logo [Cl⁻] neste compartimento DIMINUI.
Cátodo (redução):
→ Isso gera cloreto, então [Cl⁻] neste compartimento AUMENTA.
Ânodo (oxidação): é o inverso:
→ Isso consome cloreto, logo [Cl⁻] neste compartimento DIMINUI.
Resposta
No eletrodo com [Cl⁻] = 0,0150 M (cátodo), [Cl⁻] aumenta.
No eletrodo com [Cl⁻] = 2,55 M (ânodo), [Cl⁻] diminui.
No eletrodo com [Cl⁻] = 2,55 M (ânodo), [Cl⁻] diminui.