Faça uma representação da célula galvânica que tem numa semi-célula um eletrodo de zinco imerso numa solução de
em outra semi célula um eletrodo de níquel imerso numa solução
de
. As semi-células estão unidas por uma ponte salina (tubo em U contendo
fechado nas extremidades com uma membrana semipermeável). Os eletrodos de Zn e Ni estão conectados a um multímetro. Escrever a reação anódica e catódica, calcular a diferença de potencial e fazer representação esquemática de barras da célula galvânica. A temperatura no sistema eletroquímico é de 298 K e pressão de
de
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o exercício pede e ver o que precisamos para resolver.
Enunciado em resumo: temos uma célula galvânica com semi-célula de Zn(s)∕Zn²⁺ (0,1 mol·L⁻¹) e outra de Ni(s)∕Ni²⁺ (0,1 mol·L⁻¹), ligadas por ponte salina de KNO₃. Temperatura 298 K e pressão 1 atm. Precisamos:
Enunciado em resumo: temos uma célula galvânica com semi-célula de Zn(s)∕Zn²⁺ (0,1 mol·L⁻¹) e outra de Ni(s)∕Ni²⁺ (0,1 mol·L⁻¹), ligadas por ponte salina de KNO₃. Temperatura 298 K e pressão 1 atm. Precisamos:
- Escrever a reação do ânodo e do cátodo
- Calcular a diferença de potencial da célula
- Fazer o diagrama em barras da célula
Conteúdo envolvido: eletroquímica (potenciais padrão, semirreação redox, equação de Nernst e diagrama de célula). Vamos precisar dos potenciais padrão de redução e da equação de Nernst.
Passo 2
Identificar quem é ânodo e quem é cátodo e escrever as semirreações.
- Potenciais padrão (vs. SHE):
E°(Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn) = –0,76 V
E°(Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni) = –0,25 V - O maior potencial de redução será o cátodo (reduz) e o menor será o ânodo (oxida).
ânodo (oxidação): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2 e⁻
cátodo (redução): Ni²⁺(aq) + 2 e⁻ → Ni(s)
Passo 3
Calcular o potencial padrão da célula,
.
Fórmula:
Fórmula:
Substituindo:
Passo 4
Verificar efeito das concentrações com a equação de Nernst.
Equação de Nernst para a célula:
Equação de Nernst para a célula:
onde
•
•
•
• (elétrons trocados)
• .
Como ambas as soluções estão 0,1 M, e
.
Logo
•
•
•
•
•
Como ambas as soluções estão 0,1 M,
Logo
Passo 5
Fazer o diagrama em barras (representação esquemática):
Zn(s) ∣ Zn²⁺(0,10 mol·L⁻¹) ∥ Ni²⁺(0,10 mol·L⁻¹) ∣ Ni(s)
Zn(s) ∣ Zn²⁺(0,10 mol·L⁻¹) ∥ Ni²⁺(0,10 mol·L⁻¹) ∣ Ni(s)
Resposta
Semirreações:
Ânodo (oxidação):
Ânodo (oxidação):
Cátodo (redução):
Diferença de potencial da célula:
Diagrama em barras:
Zn(s) ∣ Zn²⁺(0,10 M) ∥ Ni²⁺(0,10 M) ∣ Ni(s).
Zn(s) ∣ Zn²⁺(0,10 M) ∥ Ni²⁺(0,10 M) ∣ Ni(s).