As células galvânicas podem ser descritas a partir de uma notação abreviada na qual o anodo é representado do lado esquerdo e o catodo do lado direito. O símbolo | representa a fronteira entre fases e o símbolo (||) representa uma ponte salina. Dessa forma, identifique o anodo e o catodo de cada uma das células galvânicas abaixo e calcule o potencial padrão ( (\mathrm{E}^{0}) ) usando a Tabela de Potenciais-Padrão de redução.
(a) (\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})\left|2 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) || \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Cu}(\mathrm{s})) (Valor da questão: 1,5 pontos).
(a) (\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})\left|2 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) || \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Cu}(\mathrm{s})) (Valor da questão: 1,5 pontos).
Passo 1
O enunciado dá a célula galvânica na notação
e pede duas coisas: identificar o ânodo e o cátodo da célula e calcular o potencial padrão
da célula usando a Tabela de Potenciais-Padrão de redução.
Informações úteis fornecidas pelo enunciado: os reagentes e produtos presentes em cada eletrodo (lado esquerdo e lado direito) e que devemos usar potenciais padrão de redução.
Informações úteis fornecidas pelo enunciado: os reagentes e produtos presentes em cada eletrodo (lado esquerdo e lado direito) e que devemos usar potenciais padrão de redução.
Passo 2
Interpretação da notação (o que a notação informa, sem resolver ainda): na notação abreviada de células galvânicas o lado esquerdo representa o eletrodo do ânodo e o lado direito representa o eletrodo do cátodo. O símbolo
separa fases (por exemplo gás/solução/metal) e
é a ponte salina. Portanto, pela notação dada, o eletrodo da esquerda é o ânodo (onde ocorre oxidação) e o da direita é o cátodo (onde ocorre redução).
Passo 3
Escrevendo as semi-reações de redução que aparecem na Tabela de Potenciais-Padrão:
Obs.: os valores numéricos (
e
) foram obtidos da Tabela de Potenciais-Padrão de redução (eletrodo padrão de hidrogênio definido como
).
Passo 4
Determinar qual semi-reação ocorre como oxidação e qual ocorre como redução na célula dada: pela notação, o lado esquerdo é o ânodo, portanto a semi-reação do hidrogênio ocorre como oxidação (é a reação inversa da redução listada). Escrevendo a oxidação:
A semi-reação do cobre permanece como redução no cátodo:
Passo 5
Potenciais das semi-reações considerando direção em que ocorrem:
- Para a redução do cobre (cátodo):
(valor da tabela). - Para a oxidação do hidrogênio (ânodo): o potencial de oxidação é o negativo do potencial de redução listado para o par; como
, temos
Verificação de elétrons: ambas as semi-reações envolvem
, portanto estão balanceadas em termos de elétrons e não é necessário multiplicar nenhuma delas.
Passo 6
Cálculo do potencial padrão da célula. Use a fórmula (padrão) para célula em condições padrão:
Substituindo os valores:
Alternativamente, poderia-se somar
.
Passo 7
Interpretação final e lembrete prático para a prova: o sinal positivo de
indica que a reação espontânea sob condições padrão é aquela com oxidação do
e redução do
. Na prova, sempre identifique o ânodo/cátodo pela posição na notação de célula (esquerda = ânodo, direita = cátodo), escreva as semi-reações de redução da tabela, inverta a que for ânodo para obter a oxidação, garanta o balanceamento de elétrons e depois calcule
.
Resposta
Anôdo:
Cátodo:
Cátodo: