Determine o valor desconhecido nas seguintes células, considere a temperatura de 298,15 \mathrm{~K}. Use a notação indicada pela IUPAC: CATODO \| ANODO (atenção, as reações não precisam ser necessariamente espontâneas). Os potenciais-padrão de redução foram apresentados em aula. Desconsidere quaisquer efeitos do solvente ( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ). \quad \mathrm{Cu}(\mathrm{s})\left|\mathrm{Cu}^{2+}\left(\mathrm{aq}, 0,5 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right) \| \mathrm{Zn}^{2+}\left(\mathrm{aq}, 0,01 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right)\right| \mathrm{Zn}(\mathrm{s}) ; \mathbf{E}=? \mathbf{V}
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar a diferença de potencial da célula galvanica representada pela notação IUPAC (CATODO \| ANODO)
Dados fornecidos: temperatura 298{,}15\\ \mathrm{K} e concentrações \left[\mathrm{Cu}^{2+}\right]=0{,}5\\ \mathrm{mol\\ L}^{-1}, \left[\mathrm{Zn}^{2+}\right]=0{,}01\\ \mathrm{mol\\ L}^{-1}.
Não há outras informações gráficas ausentes. O enunciado indica que a notação é CATODO \| ANODO, ou seja, o eletrodo da esquerda é o cátodo (redução) e o da direita é o ânodo (oxidação).
Passo 2
Escrevendo as meias-reações (na forma de redução) e os potenciais padrão de redução (valores apresentados em aula):
Explicação rápida: E^\circ é o potencial-padrão de redução medido em condições padrão. Valores positivos significam tendência maior à redução em padrão comparado ao eletrodo padrão.
Passo 3
Identificar o que ocorre em cada eletrodo, seguindo a notação (esquerda = cátodo, direita = ânodo):
No cátodo (esquerda): redução de \mathrm{Cu}^{2+} a \mathrm{Cu}.
No ânodo (direita): oxidação de \mathrm{Zn} a \mathrm{Zn}^{2+} (a meia-reação de oxidação é a inversa da redução escrita).
Reação global (somando as meias-reações, elétrons cancelam):
E = 1{,}10\\ \mathrm{V} + 0{,}05028\\ \mathrm{V} = 1{,}15028\\ \mathrm{V}
Arredondando de acordo com os algarismos significativos dos dados (concentrações têm duas ou uma casa significativa), uma boa apresentação é com três dígitos significativos: 1{,}15\\ \mathrm{V}. Observação final: o E positivo indica que, com essas concentrações e seguindo a notação dada (Cu como cátodo), a reação ocorre espontaneamente no sentido escrito.