Considerando a temperatura 25^{\circ} \mathrm{C} e utilizando tabelas de potenciais de redução, resolva as alternativas abaixo.
a) Determine o potencial da célula e escreva as semireações de oxidação, de redução e a reação total da célula.
\mathrm{Ag}(\mathrm{~s})|\mathrm{Agl}(\mathrm{~s})||-(\mathrm{aq}, 0,025 \mathrm{~mol} / \mathrm{L})||\mathrm{Cl}-(\mathrm{aq}, 0,67 \mathrm{~mol} / \mathrm{L})| \mathrm{AgCl}(\mathrm{~s}) \mid \mathrm{Ag}(\mathrm{~s})

Passo 1

O enunciado dá uma célula à temperatura 25^\circ\mathrm{C} com duas meias-células prata/haleto e pede:
  • Determinar o potencial da célula;
  • Escrever as semirreações de oxidação, de redução e a reação total da célula.
Informações fornecidas:
  • Meia-célula esquerda: \mathrm{Ag}(\mathrm{s})|\mathrm{AgI}(\mathrm{s})|\mathrm{I}^-(\text{aq},\,0,025\\ \mathrm{mol/L}).
  • Meia-célula direita: \mathrm{Cl}^-(\text{aq},\,0,67\\ \mathrm{mol/L})|\mathrm{AgCl}(\mathrm{s})|\mathrm{Ag}(\mathrm{s}).
  • Temperatura: 25^\circ\mathrm{C} (ou seja, usar constantes RT/F ou 0,05916\\ \mathrm{V} por logaritmo decadal).
  • Deve-se usar tabelas de potenciais de redução para obter os potenciais padrão das meias-reações.

Passo 2

Identificar as meias-reações relevantes e pegar seus potenciais padrão em tabelas de potenciais de redução (peguei estes valores na tabela padrão de potenciais de redução a 25^\circ\mathrm{C}):
  • Redução do cloreto sólido:
\mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^- \qquad E^\circ = +0,222\\ \mathrm{V}.
  • Redução do iodeto sólido:
\mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^- \qquad E^\circ = -0,151\\ \mathrm{V}.
(Explicação rápida do que estes potenciais significam: cada E^\circ é o potencial de redução da meia-reação escrita, medido quando todas as espécies dissolvidas estão na atividade padrão 1. Valores mais positivos indicam tendência maior a ser reduzido.)

Passo 3

Determinar qual meia-reação será redução (cátodo) e qual será oxidação (ânodo):
  • A meia-reação com maior E^\circ reduz-se espontaneamente (é o cátodo). Aqui E^\circ(\mathrm{AgCl}/\mathrm{Ag})=+0,222\\ \mathrm{V} é maior que E^\circ(\mathrm{AgI}/\mathrm{Ag})=-0,151\\ \mathrm{V}.
  • Portanto:
    • Redução (cátodo, direita): \mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + e^- \to \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^-.
    • Oxidação (ânodo, esquerda): é a inversa da redução do iodeto:
\mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^- \longrightarrow \mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + e^-.
Expliquei por que: o lado com maior potencial de redução “puxa” elétrons (reduz), enquanto o outro fornece elétrons (oxida).

Passo 4

Escrever a reação global somando as duas semirreações (os elétrons se cancelam):
Somando
\mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^- \longrightarrow \mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + e^-
e
\mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^-,
cancela-se \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) e e^-, obtendo a reação total:
\mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^-.
(Observação: sólidos não entram no quociente de reação; somente as concentrações dos ânions participantes importam para Q.)

Passo 5

Calcular o potencial-padrão da célula E^\circ_{\text{célula}}é:
E^\circ_{\text{célula}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}} = E^\circ(\mathrm{AgCl}/\mathrm{Ag}) - E^\circ(\mathrm{AgI}/\mathrm{Ag})éáâ
E^\circ_{\text{célula}} = 0,222\\ \mathrm{V} - (-0,151\\ \mathrm{V}) = 0,373\\ \mathrm{V}.é

Passo 6

Aplicar a equação de Nernst para obter E_{\text{célula}}é nas concentrações dadas. A forma geral (temperatura 25^\circ\mathrm{C}) é:
E = E^\circ - \frac{0,05916}{n}\log_{10} Q,
onde n é o número de elétrons trocados (aqui n=1) e Q é o quociente de reação.
Para a reação
\mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^-,
o quociente é
Q=\frac{[\mathrm{I}^-]}{[\mathrm{Cl}^-]}.
Substituindo as concentrações dadas (peguei as concentrações do enunciado):
Q=\frac{0,025}{0,67}=0,037313\ldots
Calcule E:
E = 0,373\\ \mathrm{V} - 0,05916\cdot\log_{10}(0,037313).
Calcule \log_{10}(0,037313) \approx -1,4276. Logo
E \approx 0,373\\ \mathrm{V} - 0,05916\cdot(-1,4276) \approx 0,373\\ \mathrm{V} + 0,0844\\ \mathrm{V} \approx 0,4574\\ \mathrm{V}.
Arredondando de forma consistente, E \approx 0,458\\ \mathrm{V}.

Passo 7

Interpretação rápida e checagem mental: como [\mathrm{I}^-] é muito menor que [\mathrm{Cl}^-], a reação escrita (AgI sólido reagindo com Cl^- para formar AgCl sólido e liberar I^-) é favorecida, o que aumenta o potencial acima de E^\circ_{\text{célula}}é. O sinal positivo de E confirma que a reação global escrita (AgI + Cl^- → AgCl + I^-) é espontânea como escrita.

Resposta

E \approx 0,458\\ \mathrm{V}
Oxidação (ânodo, esquerda): \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^- \longrightarrow \mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + e^-
Redução (cátodo, direita): \mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^-
Reação total: \mathrm{AgI}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{AgCl}(\mathrm{s}) + \mathrm{I}^-

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