A eletrolise de AgF em um meio ácido leva à formação de prata metálica e gás oxigênio. (a) Escreva a semirreação que ocorre em cada eletrodo (considere dois eletrodos de grafite). (b) Calcule o potencial da célula para que esse processo ocorra sob condições-padrão.

Passo 1

O enunciado pede as semi-reações em cada eletrodo de grafite numa eletrólise de AgF em meio ácido (formando Ag(s) e O_{2}(g)) e o potencial padrão da célula. O conteúdo usado é eletroquímica de eletrólise, com potenciais padrão de semi-reações e cálculo de E^\circ_{\rm cel}.

Passo 2

No cátodo ocorre redução de prata a partir de \mathrm{Ag}^+:
\mathrm{Ag}^+ + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(s),
com E^\circ_{\rm red}=+0,80\,\mathrm{V}.
No ânodo ocorre oxidação de água para formar oxigênio:
2\,\mathrm{H_2O}(l)\longrightarrow \mathrm{O_2}(g)+4\,\mathrm{H}^+ +4\,e^-,
cujo potencial de redução inverso é E^\circ_{\rm red}=+1,23\,\mathrm{V}, logo E^\circ_{\rm ox}=-1,23\,\mathrm{V}.

Passo 3

Balanceando elétrons: multiplica-se a reação do cátodo por 4, depois soma-se com a do ânodo, cancelando os elétrons:
\begin{aligned} 4\,\mathrm{Ag}^+ +4\,e^- &\longrightarrow 4\,\mathrm{Ag}(s)\\\\ 2\,\mathrm{H_2O}(l) &\longrightarrow \mathrm{O_2}(g)+4\,\mathrm{H}^+ +4\,e^-\\hline 2\,\mathrm{H_2O}(l)+4\,\mathrm{Ag}^+ &\longrightarrow \mathrm{O_2}(g)+4\,\mathrm{H}^+ +4\,\mathrm{Ag}(s) \end{aligned}

Passo 4

O potencial padrão da célula é
E^\circ_{\rm cel}=E^\circ_{\rm catodo}-E^\circ_{\rm anodo} =0,80 - 1,23 = -0,43\,\mathrm{V}.
Como o valor é negativo, o processo não é espontâneo e, em eletrólise, deve-se aplicar pelo menos 0,43\,\mathrm{V} para que ocorra.

Resposta

(a) Cátodo:
\mathrm{Ag}^+ + e^- \longrightarrow \mathrm{Ag}(s).
Ânodo:
2\,\mathrm{H_2O}(l)\longrightarrow \mathrm{O_2}(g)+4\,\mathrm{H}^+ +4\,e^-.
(b)
E^\circ_{\rm cel}=-0,43\,\mathrm{V},
logo é necessário aplicar pelo menos 0,43\,\mathrm{V}.

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