Indique se cada semicélula comporta-se como ânodo ou cátodo quando acoplada ao eletrodo padrão de hidrogênio numa célula galvânica. Calcule o potencial da célula.
{\mathrm{Pt}} / {\mathrm{Sn}}^{4+}(0,20 {\mathrm{~mol}} / {\mathrm{L}}), {\mathrm{Sn}}^{2+}(0,50 {\mathrm{~mol}} / {\mathrm{L}})(\

Passo 1

O enunciado nos dá uma semicélula Pt / S n^{4+} ( 0,20 mol L^{-1}), S n^{2+} ( 0,50 mol L^{-1}) e pede, ao acoplá-la ao eletrodo padrão de hidrogênio (EPH, E^\circ =0 V), qual funciona como ânodo ou cátodo e o potencial da célula. Vamos usar o potencial padrão dessa meia-reação e a equação de Nernst para obter E da semicélula de estanho.

Passo 2

A meia-reação de redução em Pt é
\mathrm{Sn}^{4+} + 2e^- \longrightarrow \mathrm{Sn}^{2+}
e seu potencial padrão é
E^\circ = +0{,}15\;\mathrm{V}.

Passo 3

Aplicamos a equação de Nernst a 25^\circ\mathrm{C}, T=298\;\mathrm{K}, R=8,314\;\mathrm{J/(mol\,K)}, F=96485\;\mathrm{C/mol}, n=2:
E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln\frac{[\mathrm{Sn}^{2+}]}{[\mathrm{Sn}^{4+}]} =0,15 - \frac{0,025693}{2}\ln\frac{0,50}{0,20}.
Calculando o logaritmo:
\ln\frac{0,50}{0,20}=\ln(2,5)\approx0,9163,
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E \approx 0,15 - 0,0128465\times0,9163 \approx 0,150 - 0,0118 \approx 0,138\;\mathrm{V}.

Passo 4

Como E_{\mathrm{Sn}}=+0{,}138\;\mathrm{V} é maior que E_{\mathrm{EPH}}=0\;\mathrm{V}, a semicélula de estanho tem maior tendência a se reduzir e, portanto, se comporta como cátodo. O EPH, com menor potencial, é o ânodo. O potencial da célula é
E_{\text{célula}}=E_{\text{cátodo}}-E_{\text{ânodo}} =0{,}138 - 0 = +0{,}138\;\mathrm{V}.éáâ

Resposta

A semicélula Pt/S n^{4} ^{+},S n^{2} ^{+} atua como cátodo; o eletrodo padrão de hidrogênio atua como ânodo;
o potencial da célula é +0{,}138\;\mathrm{V}.

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