Considerando que a reação abaixo represente a reação global que ocorre em um reator eletroquímico do tipo galvânico.
\mathrm{Ag} / \mathrm{Pt}(\mathrm{~s})\left|\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{~g})\right| \mathrm{HCl}(\mathrm{aq})| | \mathrm{K}_{2} \mathrm{CrO}_{4}(\mathrm{aq})\left|\mathrm{Ag}_{2} \mathrm{CrO}_{4}(\mathrm{~s})\right| \mathrm{Ag}(\mathrm{~s})
(a) Escreva a equação que representa o potencial desse sistema eletroquimico quando essa reação ocorre em qualquer temperatura e concentrações de seus reagentes.
(b) Apresente a notação desse reator em termos de suas simbologias que representam as fases, eletrólitos, eletrodos classificando-os em seus tipos e o material utilizado para conectar externamente os dois eletrodos dados.

Passo 1

O enunciado descreve uma célula galvânica cujo eletrodo de oxidação envolve a fusão/precipitação do cromato de prata e o de redução é o eletrodo de cloro gasoso em Pt. Pede-se (a) a equação do potencial em qualquer temperatura e concentrações (usando a equação de Nernst) e (b) a notação IUPAC da célula, classificando fases, eletrodos e indicando o material de ligação externa.

Passo 2

Identificamos as meias-reações e seus potenciais padrão de redução:
\text{cátodo (redução):}\quad \mathrm{Cl}_2(g)+2e^-\longrightarrow2\,\mathrm{Cl}^-(aq), \quad E^\circ_{\mathrm{Cl}_2/\mathrm{Cl}^-}=+1{,}358\text{ V},áçã
\text{ânodo (oxidação reverso da redução):}\quad \mathrm{Ag}_2\mathrm{CrO}_4(s)+2e^-\longrightarrow2\,\mathrm{Ag}(s)+\mathrm{CrO}_4^{2-}(aq), \quad E^\circ_{\mathrm{Ag}_2\mathrm{CrO}_4/\mathrm{Ag}}=+0{,}223\text{ V}.âçãçã
O potencial padrão da célula é
E^\circ_{\rm cel} =E^\circ_{\rm cátodo}-E^\circ_{\rm ânodo} =1{,}358-0{,}223 =1{,}135\text{ V}.áâ

Passo 3

Escrevemos a reação global e o quociente de reação Q. A reação global, na forma direta de \mathrm{Cl}_2 e precipitação, é
\mathrm{Cl}_2(g)+\mathrm{CrO}_4^{2-}(aq)\longrightarrow2\,\mathrm{Cl}^-(aq)+\mathrm{Ag}_2\mathrm{CrO}_4(s),
em que sólidos têm atividade unitária. Logo
Q=\frac{a_{\mathrm{Cl}^-}^2}{p_{\mathrm{Cl}_2}\,a_{\mathrm{CrO}_4^{2-}}}.

Passo 4

Aplicamos a equação de Nernst para n=2 elétrons:
E = E^\circ_{\rm cel}-\frac{RT}{nF}\ln Q =1{,}135\;-\;\frac{RT}{2F}\ln\!\Biggl(\frac{a_{\mathrm{Cl}^-}^2}{p_{\mathrm{Cl}_2}\,a_{\mathrm{CrO}_4^{2-}}}\Biggr).

Passo 5

A notação IUPAC, do ânodo (oxidação) para o cátodo (redução), é:
\mathrm{Ag}(s)\;\bigl|\;\mathrm{Ag}_2\mathrm{CrO}_4(s)\;\bigl|\;\mathrm{K}_2\mathrm{CrO}_4(aq)\; \bigl|\bigr|\; \mathrm{HCl}(aq)\;\bigl|\;\mathrm{Cl}_2(g)\;\bigl|\;\mathrm{Pt}(s).
Aqui, o eletrodo de Ag é ativo (metal/precipitação), o de Pt é inerte (eletrodo gasoso de cloro), os eletrólitos são aquosos, e externamente os eletrodos são ligados por um fio condutor metálico e uma ponte salina (por exemplo, KCl em gel de ágar) para manter a neutralidade iônica.

Resposta

(a) E = 1{,}135\;-\;\frac{RT}{2F}\ln\!\Biggl(\frac{a_{\mathrm{Cl}^-}^2}{p_{\mathrm{Cl}_2}\,a_{\mathrm{CrO}_4^{2-}}}\Biggr).
(b) \mathrm{Ag}(s)\;|\;\mathrm{Ag}_2\mathrm{CrO}_4(s)\;|\;\mathrm{K}_2\mathrm{CrO}_4(aq)\;\bigl|\bigr|\;\mathrm{HCl}(aq)\;|\;\mathrm{Cl}_2(g)\;|\;\mathrm{Pt}(s),
sendo Ag ativo, Pt inerte, gel de KCl como ponte salina e fio metálico como condutor externo.

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