Faça uma representação da célula galvânica que tem numa semi-célula um eletrodo de zinco imerso numa solução de Zn^2+ 0,1 molL^-1 e em outra semi célula um eletrodo de níquel imerso numa solução
de Ni^2+ 0,1 molL^-1. As semi-células estão unidas por uma ponte salina (tubo em U contendo KNO3 1,0 mol L^-1 e 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 1,0 atm

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:
  1. Escrever a reação do ânodo e do cátodo
  2. Calcular a diferença de potencial da célula
  3. 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.
  1. Potenciais padrão (vs. SHE):
    E°(Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn) = –0,76 V
    E°(Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni) = –0,25 V
  2. 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, E°cel = E°cátodo - E°ânodo .
Fórmula:
E°cel = (-0,25 V) - (-0,76 V) = +0,51 V áâ
Substituindo:

Passo 4

Verificar efeito das concentrações com a equação de Nernst.
Equação de Nernst para a célula:
Ecel = E°cel - RTnFln Q,
onde
Ecel = E°cel - 0 = 0,51 V


(elétrons trocados)
.
Como ambas as soluções estão 0,1 M, e .
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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)

Resposta

Semirreações:
Ânodo (oxidação):
Zn(s) ;longrightarrow; Zn^2+(aq) + 2,e^-
Cátodo (redução):
Ni^2+(aq) + 2,e^- ;longrightarrow; Ni(s)
Diferença de potencial da célula:
Ecel = 0,51 V
Diagrama em barras:
Zn(s) ∣ Zn²⁺(0,10 M) ∥ Ni²⁺(0,10 M) ∣ Ni(s).

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