(a) Qual combinação de semi-reações produzirá a célula voltaica com maior voltagem? Calcule o valor.
(b) Qual combinação de semi-reações produzirá a célula voltaica com menor voltagem? Calcule o valor. Consulte a literatura para os valores de
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(b) Qual combinação de semi-reações produzirá a célula voltaica com menor voltagem? Calcule o valor. Consulte a literatura para os valores de
Passo 1
Beleza, exercício é o seguinte: a gente tem quatro semi‐reações de redução
E a gente precisa montar células voltaicas “padrão” (E°) com essas semi‐reações e dizer:
(a) qual par dá a maior voltagem e quanto vale;
(b) qual par dá a menor voltagem (mas ainda voltaica, ou seja, E>0) e quanto vale.
(a) qual par dá a maior voltagem e quanto vale;
(b) qual par dá a menor voltagem (mas ainda voltaica, ou seja, E>0) e quanto vale.
Conteúdo: eletroquímica, potencial padrão de redução E°, célula voltaica e cálculo de E°_célula. Vamos precisar dos valores de E° dessas semi‐reações (tabela) e depois usar
Passo 2
Primeiro, vamos “buscar” na literatura (tabela de potenciais padrão) os valores aproximados:
- Ag⁺/Ag:
V - Cu²⁺/Cu:
V - Ni²⁺/Ni:
V - Cr³⁺/Cr:
V
O que isso significa? Cada valor é o potencial de redução daquela meia‐reação quando todas as concentrações estão a 1 M e pressão a 1 atm. No ácido, quanto maior E°, mais “forte” o agente oxidante (ganha elétron fácil).
Passo 3
Agora, para cada célula a gente escolhe:
- Cátodo = semi‐reação de maior E° (reduz mais fácil)
- Ânodo = semi‐reação de menor E° (oxida mais fácil, mas a gente escreve a redução invertida)
E o potencial da célula é
(a) Para achar a maior voltagem, pega o cátodo mais “alto” (+0,80 V, Ag⁺/Ag) e o ânodo mais “baixo” (−0,74 V, Cr³⁺/Cr).
Então:
Então:
Passo 4
(b) Para achar a menor voltagem positiva (ou seja, a célula “mais fraquinha” ainda com E>0), testamos o par que fica mais “perto” em E°.
Os dois valores mais próximos são Ag⁺/Ag (0,80) e Cu²⁺/Cu (0,34). Se fizermos Ag como cátodo e Cu como ânodo, damos:
Os dois valores mais próximos são Ag⁺/Ag (0,80) e Cu²⁺/Cu (0,34). Se fizermos Ag como cátodo e Cu como ânodo, damos:
Isso é positivo e é o menor dentre todas as combinações que dão E>0.
Resposta
(a) Cátodo: Ag⁺/Ag (E°=+0,80 V) e Ânodo: Cr³⁺/Cr (E°=−0,74 V),
E°₍célula₎=1,54 V.
E°₍célula₎=1,54 V.
(b) Cátodo: Ag⁺/Ag (E°=+0,80 V) e Ânodo: Cu²⁺/Cu (E°=+0,34 V),
E°₍célula₎=0,46 V.
E°₍célula₎=0,46 V.