Dados os potenciais de redução dos metais abaixo, responda os itens a seguir:
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?
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:
- Saber que o eletrodo com maior potencial de redução (mais positivo) vira cátodo (reduz).
- Que a diferença de potenciais dá o
:
- Que a energia livre de Gibbs padrão está ligada a
por
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
• Cátodo (redução): eletrodo de Fe
• Ânodo (oxidação): eletrodo de Zn
Passo 3
Calcular o potencial da pilha:
Passo 4
Agora, a energia livre de Gibbs padrão:
-
= número de elétrons trocados = 2 -
= Constante de Faraday ≃
Passo 5
Esboço da pilha (convencional):
Zn(s);|;Zn²⁺(aq);|;;Fe²⁺(aq);|;Fe(s)
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:
Energia livre de Gibbs:
Potencial da célula:
Energia livre de Gibbs: