Escreva as semirreações e a equação balanceada das reações de célula de cada uma das seguintes células galvânicas: \mathrm{Cu}(\mathrm{s})\left|\mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})\right|\left|\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}), \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Pt}(\mathrm{s})
Passo 1
O que o problema pede: escrever as semirreações (meio reação de oxidação e meio reação de redução) e a equação global balanceada para a célula galvânica \mathrm{Cu}(\mathrm{s})\left|\mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})\right|\left|\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}), \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Pt}(\mathrm{s}).
Informações dadas e relevantes:
No eletrodo esquerdo temos \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) e \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}).
No eletrodo direito temos o par \mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq})/\mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}) e um eletrodo inerte de \mathrm{Pt}(\mathrm{s}).
Precisamos identificar qual espécie é oxidada e qual é reduzida, escrever as semirreações com elétrons, igualar o número de elétrons e obter a reação total balanceada.
Passo 2
Primeiro escrevemos as semirreações no sentido de redução (sempre que possível escrevemos a forma redução das duas meias-reações antes de decidir qual irá ocorrer como redução no circuito):
Semirreação de redução possível para o cobre (forma redução):
Explicação didática rápida: cada semirreação escrita como redução mostra ganho de elétrons (\mathrm{e}^-). Note o número de elétrons envolvidos em cada uma: a do cobre envolve 2 elétrons, a do cério envolve 1 elétron.
Passo 3
Decidir qual será reduzido e qual será oxidado: comparamos a tendência de redução das espécies. Em tabelas de potenciais padrão, o par \mathrm{Ce}^{4+}/\mathrm{Ce}^{3+} apresenta potencial de redução maior do que o par \mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}. Significado prático: \mathrm{Ce}^{4+} é um agente oxidante mais forte que \mathrm{Cu}^{2+}, ou seja, \mathrm{Ce}^{4+} tende a ganhar elétrons (ser reduzido) e o cobre metálico tende a perder elétrons (ser oxidado). Logo:
Balancear o número de elétrons transferidos: a semirreação de oxidação produz 2 elétrons, enquanto a semirreação de redução consome 1 elétron. Para cancelar os elétrons quando somarmos as semirreações, multiplicamos a semirreação de redução por 2:
Átomos: cobre 1 do lado esquerdo e direito; cério 2 de cada lado; oxigênio/hidrogênio não envolvidos — tudo OK.
Carga: lado esquerdo 0 + 2\cdot(+4)=+8; lado direito +2 + 2\cdot(+3)=+8. Carga balanceada. Elétrons cancelados. Assim a equação está correta.
Observação sobre o eletrodo de platina: o \mathrm{Pt}(\mathrm{s}) é um eletrodo inerte que fornece superfície para a transferência de elétrons entre a solução e o circuito, por isso aparece no enunciado quando o par redox não envolve um metal sólido próprio.
Passo 8
Resumo do procedimento (dica rápida para a prova):
Escreva as duas semirreações na forma redução.
Compare potenciais (ou a tabela) para saber qual será reduzido.
Inverta a semirreação que será oxidação.
Iguale elétrons multiplicando semirreações e some.