Uma célula voltaica é construída de modo que um dos compartimentos eletródicos contenha uma lâmina de prata em uma solução de \mathrm{AgNO}_{3}, e o outro tenha uma lâmina de ferro em uma solução de \mathrm{FeCl}_{2}. A reação completa da célula é:
\mathrm{Fe}(\mathrm{~s})+2 \mathrm{Ag}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Fe}^{2+}+2 \mathrm{Ag}(\mathrm{~s})
a) Escreva as semi-reações que ocorrem nos dois compartimentos eletródicos.
b) Qual eletrodo é o anódico e qual é o catódico?
c) Indique os sinais dos eletrodos.
d) Os elétrons passam do eletrodo de prata para o eletrodo de ferro ou do ferro para o de prata?
e) Em quais sentidos os cátions e ânions migram pela ponte salina?

Passo 1

O enunciado descreve uma célula voltaica em que um eletrodo é prata mergulhado em solução de \mathrm{AgNO_3} e o outro é ferro em solução de \mathrm{FeCl_2}. A reação global é
\mathrm{Fe(s)} + 2\,\mathrm{Ag^+(aq)} \;\longrightarrow\; \mathrm{Fe^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{Ag(s)}.
O conteúdo envolvido é eletroquímica: escrever semi-reações de oxirredução, identificar ânodo e cátodo, sinais dos eletrodos, fluxo de elétrons e migração iônica pela ponte salina.

Passo 2

Escrevemos as semi-reações separadas:
\text{Oxidação (ânodo):} \quad \mathrm{Fe(s)} \;\longrightarrow\; \mathrm{Fe^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-}çãâ
\text{Redução (cátodo):} \quad 2\,\mathrm{Ag^+(aq)} + 2\,\mathrm{e^-} \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{Ag(s)}çãá

Passo 3

Oxidação ocorre no eletrodo de ferro, logo esse é o ânodo. Redução ocorre no eletrodo de prata, logo esse é o cátodo.

Passo 4

Numa célula voltaica o ânodo é negativo (fornece elétrons) e o cátodo é positivo (recebe elétrons).

Passo 5

Os elétrons são gerados no ânodo (ferro) e fluem pelo circuito externo até o cátodo (prata). Portanto, do eletrodo de ferro para o de prata.

Passo 6

Para manter a neutralidade:
  • Cátions da ponte salina (por exemplo \mathrm{K^+}) migram para o compartimento do cátodo (prata), onde há consumo de cargas positivas.
  • Ânions da ponte salina (por exemplo \mathrm{Cl^-}) migram para o compartimento do ânodo (ferro), onde se acumulam cargas positivas ( \mathrm{Fe^{2+}}).

Resposta

a) Oxidação (ânodo):
\mathrm{Fe(s)} \to \mathrm{Fe^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{e^-}
Redução (cátodo):
2\,\mathrm{Ag^+(aq)} + 2\,\mathrm{e^-} \to 2\,\mathrm{Ag(s)}
b) Ânodo: eletrodo de ferro.
Cátodo: eletrodo de prata.
c) Ânodo negativo; cátodo positivo.
d) Eletrões passam do ferro para a prata.
e) Cátions migram da ponte salina para o cátodo; ânions migram da ponte salina para o ânodo.

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