Escreva a reação da célula e as semirreações dos eletrodos e calcule o potencial padrão de cada uma das seguintes células:
Passo 1
O enunciado pede três coisas para a célula indicada:
- escrever as semirreações dos eletrodos (meia-reações no ânodo e no cátodo),
- escrever a reação global da célula (reação da célula) e
- calcular o potencial padrão da célula (
).
Informações dadas no enunciado:
.
Isto significa que as espécies envolvidas como pares redox são (à esquerda) e
(à direita).
Nenhuma outra informação numérica (como concentrações) foi dada, então vamos trabalhar em condições padrão para obter o potencial padrão da célula.
Isto significa que as espécies envolvidas como pares redox são
Nenhuma outra informação numérica (como concentrações) foi dada, então vamos trabalhar em condições padrão para obter o potencial padrão da célula.
Passo 2
O que é potencial padrão de eletrodo e como usamos:
O potencial padrão de eletrodo é a diferença de potencial elétrico entre um eletrodo e a escala padrão (o eletrodo padrão de hidrogénio), medido quando todas as espécies estão em condições padrão (geralmente
mol·L
para íons,
atm para gases e
). Cada meia-reação de redução tem um valor
associado. Para montar a célula, a meia-reação com maior
(mais positiva) tende a ocorrer como redução (cátodo) e a outra é invertida para ocorrer como oxidação (ânodo).
O potencial padrão de eletrodo
Os valores padrão que usaremos (tabela de potenciais padrão):
Esses valores são tabulados em qualquer tabela de potenciais padrão; aqui estou adotando
e
.
Passo 3
Escrevendo as semirreações como reduções (forma tabulada padrão):
Cátodo (redução de prata):
Cátodo (redução de prata):
Ânodo (redução escrita na tabela para zinco — mas vamos verificar se será reduzido ou oxidado):
Explicação: as expressões acima são as formas de redução padrão. Se uma delas for invertida para representar oxidação, o sinal de
da meia-reação não muda — os valores tabulados sempre se referem à redução; para calcular o potencial da célula usamos a convenção apropriada.
Passo 4
Determinar qual eletrodo é cátodo e qual é ânodo:
Comparamos os potenciais de redução: (Ag) é maior que
(Zn). A meia-reação com potencial mais positivo é a que ocorre como redução (cátodo). Portanto:
Comparamos os potenciais de redução:
- Cátodo: redução de
a . - Ânodo: a meia-reação de zinco será a oxidação (invertendo a meia-reação de redução da tabela).
Passo 5
Escrever a semirreação de oxidação no ânodo (inversão da redução tabulada para zinco):
A forma de redução era . Invertendo para oxidação:
A forma de redução era
Observação: ao inverter a meia-reação, os elétrons aparecem do lado direito (produzidos) e a reação representa perda de elétrons (oxidação).
Passo 6
Balancear elétrons entre as semirreações e escrever a reação global:
A semirreação de oxidação (zinco) libera elétrons. A semirreação de redução (prata) consome
elétron por
. Para balancear, multiplicamos a semirreação de prata por
:
A semirreação de oxidação (zinco) libera
Redução (multiplicada por 2):
Agora somamos a oxidação do zinco e a redução da prata (os
se cancelam):
Explicação prática: na escrita iônica líquida, os aniões acompanhantes (
e
) são espectadores e não aparecem na equação iônica líquida da célula.
Passo 7
Calcular o potencial padrão da célula
:
Fórmula que usamos (conveniência mais direta):
Fórmula que usamos (conveniência mais direta):
Aqui
e
. Note que na fórmula usamos os valores de redução tabulados; por isso subtraímos o do ânodo mesmo ele ocorrendo como oxidação. Substituindo os números:
Fazendo a conta:
Arredondamento razoável (2 casas decimais, mesmo que tabelas usem
pequenas variações):
Interpretação curta:
indica que a reação global escrita (Zn oxidando e Ag+ reduzindo) é espontânea sob condições padrão.