Uma pilha é montada utilizando-se dois eletrodos, sendo um de cobre e outro de alumínio. Esses eletrodos estão imersos nas suas próprias soluções, ou seja, soluções com sais de cobre e alumínio, respectivamente, e conectados externamente por um fio condutor intercalado por um voltímetro. Veja as equações de redução dos metais que formam os eletrodos dessa pilha:
A partir dos potenciais, fornecidos a
, indique o valor do potencial produzido por essa pilha? Qual a reação global?
A partir dos potenciais, fornecidos a
Passo 1
O enunciado dá as potenciais de redução padrão (a
) das semi-reações dos metais e pede: (i) o valor do potencial produzido pela pilha; (ii) a reação global. Dados fornecidos:
- potencial de redução do alumínio (redução):
. - potencial de redução do cobre (redução):
.
As perguntas são:
- Qual o potencial padrão da pilha (
) montada com esses eletrodos? - Qual a reação global que ocorre na pilha?
Passo 2
Conceitos essenciais (muito importantes para entender e fazer rápido na prova).
- O potencial padrão de redução
indica a tendência da meia-reação em ocorrer como redução (ganho de elétrons) quando comparada ao eletrodo padrão de hidrogênio. Quanto mais positivo , maior a tendência a ser reduzido. - Numa pilha espontânea, o eletrodo com o potencial de redução mais positivo atua como cátodo (onde ocorre redução) e o com o potencial mais negativo atua como ânodo (onde ocorre oxidação).
- A diferença de potencial da pilha em condições padrão é dada por
Outra forma (às vezes conveniente) é inverter a meia-reação que sofre oxidação e trocar o sinal do seu
(ou seja,
) e somar os potenciais das duas meias-reações:
Passo 3
Determinar qual metal é reduzido e qual é oxidado comparando os
:
- Para
: . - Para
: .
Como
é maior que
, o cobre tem maior tendência a ser reduzido. Portanto:
- cátodo (redução): par
. - ânodo (oxidação): par
(será a reação de redução invertida).
Passo 4
Escrever as meias-reações, colocando a de redução no cátodo e a de oxidação (inversa da redução dada) no ânodo.
Meia-reação de redução (cátodo):
Meia-reação de oxidação (ânodo) — obtida invertendo a redução dada para o alumínio:
Passo 5
Balancear elétrons para somar as meias-reações. A redução do cobre envolve
elétrons e a oxidação do alumínio envolve
elétrons. O mínimo múltiplo comum é
elétrons. Multiplica-se as meias-reações para obter
elétrons:
Multiplicar a meia-reação de redução do cobre por
:
Multiplicar a meia-reação de oxidação do alumínio por
:
Somando as duas (os
se cancelam) resulta na reação global (a soma termo a termo):
Passo 6
Calcular o potencial padrão da pilha. Usando a fórmula
substitui-se
(cobre) e
(alumínio, como redução):
(Alternativamente, tomar
e somar
.)
Passo 7
Interpretação final (como verificar rápido na prova):
-
indica que a reação global escrita (alumínio sendo oxidado e cobre sendo reduzido) é espontânea sob condições padrão. - Rápido checklist para a prova: compare
dados, identifique cátodo = maior , ânodo = menor , escreva meias-reações (inverter a do ânodo), iguale elétrons e some, calcule .