Dados os potenciais de redução dos metais abaixo, responda os itens a seguir:
F e(a q)^2++2 e^- F e(s) Er e d^o=-0,44 V
Z n(a q)^2++2 e^- Z n(s) Er e d^o=-0,76 V
N i(a q)^2++2 e^- N i(s) Er e d^o=-0,25 V
Faça o esboço de uma pilha de Fe e Zn. Quem seria o catodo e anodo? Qual seria o potencial da célula? Qual seria a energia livre de Gibbs?

Passo 1

Tranquilo! Vamos desenrolar essa parada de eletroquímica. O exercício pede pra gente montar uma pilha usando Fe e Zn, descobrir quem é ânodo e quem é cátodo, calcular o potencial da célula e a variação de energia livre de Gibbs. Aqui a matéria é Pilhas Eletroquímicas (potenciais padrão de redução) e a gente vai precisar:
  1. Saber que o eletrodo com maior potencial de redução (mais positivo) vira cátodo (reduz).
  2. Que a diferença de potenciais dá o Ecélula = Ered (cátodo) - Ered (ânodo) é:
Deéáâ
  1. Que a energia livre de Gibbs padrão está ligada a é por
é
Pronto, agora é resolver na prática!

Passo 2

Primeiro, comparar os potenciais de redução (padrão):
  • Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn(s), V
  • Fe²⁺ + 2 e⁻ → Fe(s), V
O mais positivo é V (Fe), então:
• Cátodo (redução): eletrodo de Fe
• Ânodo (oxidação): eletrodo de Zn

Passo 3

Calcular o potencial da pilha:
Ecélula = E^circred (cátodo) - E^circred (ânodo) = (-0,44;V) - (-0,76;V) = +0,32;V éáâ

Passo 4

Agora, a energia livre de Gibbs padrão:
  • De = número de elétrons trocados = 2
  • = Constante de Faraday ≃
é

Passo 5

Esboço da pilha (convencional):
Zn(s);|;Zn²⁺(aq);|;;Fe²⁺(aq);|;Fe(s)
  • À esquerda (ânodo): Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻
  • À direita (cátodo): Fe²⁺ + 2 e⁻ → Fe
Seta dos elétrons: Zn(s) → Zn²⁺(aq) → … → Fe²⁺(aq) → Fe(s)

Resposta

Catodo: Fe(s) | Ânodo: Zn(s)
Potencial da célula: é
Energia livre de Gibbs:

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