Considere os dois eletrodos ( I II) seguintes e seus respectivos potenciais na escala do eletrodo de hidrogênio (
) e nas condições-padrão:
Qual é o valor da força eletromotriz de um elemento galvânico construído com dois eletrodos.
Passo 1
Beleza, olha só o que temos: duas semi-reações com seus potenciais padrão (na escala do eletrodo de hidrogênio, em condições-padrão)
- 2 F⁻(aq) → F₂(g) + 2 e⁻ E° = 2,87 V
- Mn²⁺(aq) + 4 H₂O(l) → MnO₄⁻(aq) + 8 H⁺(aq) + 5 e⁻ E° = 1,51 V
O que a gente quer? A força eletromotriz (E°_cel) de um elemento galvânico (spa, pilha) montado com esses dois eletrodos.
Matéria envolvida: eletroquímica – entenda semirreações de redução/oxidação, potenciais padrão de eletrodo e a fórmula do potencial da célula:
Matéria envolvida: eletroquímica – entenda semirreações de redução/oxidação, potenciais padrão de eletrodo e a fórmula do potencial da célula:
Passo 2
Primeiro passo na resolução real: escolher qual semi-reação vai oxidar (ânodo) e qual vai reduzir (cátodo).
- Quem tem maior potencial de oxidação (E°_ox maior) vai mesmo se oxidar (ânodo).
- A outra será reduzida (cátodo), então invertemos o sentido da sua semi-reação e o sinal do seu potencial.
Aqui os potenciais dados são de oxidação:
- F⁻ → F₂ + e⁻ E°_ox = 2,87 V
- Mn²⁺ → MnO₄⁻ + e⁻ E°_ox = 1,51 V
Como 2,87 V > 1,51 V, o flúor (F⁻) é o ânodo (oxida) e o permanganato (MnO₄⁻) acaba sendo o cátodo (reduz).
Para o cátodo precisamos da semi-reação de redução (inversa) e do seu potencial:
e o potencial de redução é
(é só trocar o sinal de +1,51 V que era de oxidação.)
Passo 3
Agora aplicamos a fórmula da força eletromotriz:
Mas note que o ânodo na forma de redução seria:
Então
Alternativamente, sabendo os dois potenciais de oxidação, você pode usar direto
Resposta
A força eletromotriz padrão desse elemento galvânico é