Esquematize as seguintes células galvânicas, nas condições padrão, formadas quando os eletrodos abaixo são conectados dois a dois. Dê as reações anódica, catódica e a reação global da célula, a polaridade dos eletrodos, o sentido real dos elétrons no condutor metálico, o sentido dos íons na ponte salina, a f.e.m. da célula.
eletrodos de Fe^2+ (aq) / Fe^3+ (aq) e Fe (s) / Fe^2+ (aq)

Passo 1

Beleza, o exercício quer que a gente monte uma célula galvânica em condições-padrão usando os dois eletrodos:
• Fe²⁺/Fe³⁺ (aq)
• Fe(s)/Fe²⁺ (aq)
Matéria: eletroquímica de células galvânicas.
O que vamos precisar:
  1. Potenciais-padrão de redução de cada semi-célula.
  2. Definir qual é o ânodo (oxidação) e qual é o cátodo (redução).
  3. Escrever reações anódica, catódica e global.
  4. Montar o diagrama de célula (incluindo ânodo, ponte salina e cátodo).
  5. Calcular a força eletromotriz (f.e.m.) E°.
  6. Indicar polaridade dos eletrodos, direção de elétrons no condutor e de íons na ponte salina.

Passo 2

Primeiro, a gente lista as duas semi‐reações de redução e seus potenciais-padrão (valores tabelados):
(1) Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ E°₁ = +0,77 V
(2) Fe²⁺ + 2 e⁻ → Fe(s) E°₂ = –0,44 V

Passo 3

Para saber qual reduz e qual oxida, a gente compara E°: quem tem maior E° é que vai reduzir (cátodo).
• E°₁ = +0,77 V (maior → redução) ⇒ cátodo
• E°₂ = –0,44 V (menor → vai se inverter e oxidar) ⇒ ânodo
Então:
– Reação de cátodo (redução):
Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺
– Reação de ânodo (oxidação, invertendo a (2)):
Fe(s) → Fe²⁺ + 2 e⁻

Passo 4

Agora a reação global. Ajusta pra mesmo número de elétrons: multiplica a de cátodo por 2:
2 (Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺) ⇒ 2 Fe³⁺ + 2 e⁻ → 2 Fe²⁺
E soma com a de ânodo:
Fe(s) → Fe²⁺ + 2 e⁻
——————————————
2 Fe³⁺ + Fe(s) → 3 Fe²⁺

Passo 5

F.e.m. da célula em padrão:
E°₍cel₎ = E°₍cátodo₎ – E°₍ânodo₎
= +0,77 – (–0,44)
= +1,21 V

Passo 6

Polaridade dos eletrodos (padrão):
– Ânodo (oxidação) = polo NEGATIVO → Fe(s)/Fe²⁺
– Cátodo (redução) = polo POSITIVO → Pt(s)|Fe²⁺,Fe³⁺
Diagrama de célula (1 M, 25 °C):
Fe(s) | Fe²⁺(aq,1 M) || Fe²⁺(aq,1 M), Fe³⁺(aq,1 M) | Pt(s)

Passo 7

Fluxo de elétrons no condutor metálico: do ânodo (Fe(s)) → para o cátodo (Pt).

Passo 8

Na ponte salina (por ex. KCl):
– Anions (Cl⁻) vão em direção ao ânodo (para neutralizar excesso de Fe²⁺).
– Cátions (K⁺) vão em direção ao cátodo (para repor carga positiva consumida).

Resposta

• Reações:
Cátodo: Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺
Ânodo: Fe(s) → Fe²⁺ + 2 e⁻
Global: 2 Fe³⁺ + Fe(s) → 3 Fe²⁺
• E°₍cel₎ = +1,21 V
• Diagrama:
Fe(s) | Fe²⁺(1 M) || Fe²⁺(1 M), Fe³⁺(1 M) | Pt(s)
(ânodo ⁻) (cátodo +)
• Elétrons: do Fe(s) → Pt
• Íons na ponte: Cl⁻ → ânodo; K⁺ → cátodo

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