Identificar quais semi-reações ocorrem em ânodo e cátodo e escrever a reação global.
As duas meias-reações (como reduções) são:
\mathrm{Zn}^{2+} + 2\mathrm{e}^- \to \mathrm{Zn}(\mathrm{s}) com E^\circ = -0,76\\ \mathrm{V}.
\mathrm{Ni}^{2+} + 2\mathrm{e}^- \to \mathrm{Ni}(\mathrm{s}) com E^\circ = -0,23\\ \mathrm{V}.
Regra prática: a meia-reação com maior (mais positivo) E^\circ tende a ocorrer como redução (cátodo); a outra será oxidada (ânodo).
Aqui -0,23\\ \mathrm{V} > -0,76\\ \mathrm{V}, então \mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni} é o cátodo (redução) e \mathrm{Zn}/\mathrm{Zn}^{2+} é o ânodo (oxidação).
Portanto a reação global (escrita no sentido espontâneo) é:\mathrm{Zn}(\mathrm{s}) + \mathrm{Ni}^{2+} \to \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Ni}(\mathrm{s}).
Número de elétrons transferidos: \;n=2 (cada meia-reação envolve 2 elétrons).
Passo 3
Calcular o potencial padrão da célula E^\circ_{\text{cel}}.
Apresentar a equação de Nernst (o que é e por que usar).
A equação de Nernst dá o potencial da célula em condições não padrão (concentrações diferentes de 1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}). Para temperatura 25^\circ\mathrm{C} a forma prática é:E = E^\circ - \frac{0,05916}{n}\log Q,onde:
E é o potencial da célula nas condições dadas.
E^\circ é o potencial padrão da célula (calculado no passo anterior).
n é o número de elétrons trocados na reação (aqui n=2).
Q é o quociente de reação (expressa as concentrações dos produtos sobre reagentes, com sólidos não incluídos).
A constante 0,05916\\ \mathrm{V} vem de \dfrac{2,303\,RT}{F} a 25^\circ\mathrm{C} convertida para logaritmo base 10.
Explicação curta: se Q>1 a reação tende a ser menos espontânea (reduz E); se Q<1 tende a aumentar E.
Passo 5
Determinar o quociente de reação Q.
Para a reação \mathrm{Zn} + \mathrm{Ni}^{2+} \to \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Ni}, os sólidos (\mathrm{Zn} e \mathrm{Ni}) não entram em Q. Logo:Q = \frac{[\mathrm{Zn}^{2+}]}{[\mathrm{Ni}^{2+}]}.
Substituindo as concentrações dadas (peguei as concentrações do enunciado):Q = \frac{0,050}{0,070} = \frac{5}{7} \approx 0,7142857.
Arredondando para três casas significativas (convém em medidas eletroquímicas): E \approx 0,534\\ \mathrm{V}.
Passo 8
Interpretação final curta e incentivo.
O potencial calculado (E\approx0,534\\ \mathrm{V}) é positivo, o que confirma que a reação escrita (Zn oxidando e Ni2+ reduzindo) é espontânea sob as condições dadas.
Vai dar certo na prova — seguiu certinho: identificar cátodo/ânodo, achar E^\circ_{\text{cel}}, montar Q e aplicar Nernst. Tranquilo!