( 2,0 pontos) Uma célula voltaica (pilha) é construída com duas semi-células de
A primeira semi-célula tem
, e a segunda tem
. Responda:
Para cada semi-célula, determine se a
vai aumentar, diminuir ou permanecer inalterada à medida que a célula (pilha) funciona.
Para cada semi-célula, determine se a
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma célula voltaica feita com duas semi-células de zinco (Zn/Zn²⁺). A primeira semi-célula tem uma concentração de íons Zn²⁺ de 1,8 mol/L e a segunda tem uma concentração de 1 × 10⁻² mol/L. Nosso objetivo é descobrir se, em cada uma dessas semi-células, a concentração de Zn²⁺ vai aumentar, diminuir ou ficar a mesma quando a pilha estiver funcionando. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre reações de oxirredução e como elas acontecem em células eletroquímicas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que em uma célula voltaica, temos duas semi-células: uma onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) e outra onde ocorre a redução (ganho de elétrons). No caso das semi-células de zinco, a reação de oxidação é:
E a reação de redução é:
Então, em uma das semi-células, o zinco metálico vai se oxidar, liberando íons Zn²⁺, e na outra, os íons Zn²⁺ vão se reduzir, formando zinco metálico.
Passo 3
Vamos analisar cada semi-célula separadamente.
Primera Semi-Célula ([Zn²⁺] = 1,8 mol/L):
Como a concentração de Zn²⁺ é mais alta, é mais fácil para os íons Zn²⁺ ganharem elétrons e se reduzirem a zinco metálico. Isso significa que nesta semi-célula ocorre a redução. Conforme os íons Zn²⁺ são consumidos para formar zinco metálico, a concentração de Zn²⁺ diminui.
Como a concentração de Zn²⁺ é mais alta, é mais fácil para os íons Zn²⁺ ganharem elétrons e se reduzirem a zinco metálico. Isso significa que nesta semi-célula ocorre a redução. Conforme os íons Zn²⁺ são consumidos para formar zinco metálico, a concentração de Zn²⁺ diminui.
Segunda Semi-Célula ([Zn²⁺] = 1 × 10⁻² mol/L):
Aqui, a concentração de Zn²⁺ é bem baixa, então é mais provável que o zinco metálico perca elétrons e se oxide, liberando mais íons Zn²⁺ no meio. Portanto, nesta semi-célula ocorre a oxidação. À medida que o zinco metálico se oxida, a concentração de Zn²⁺ aumenta.
Aqui, a concentração de Zn²⁺ é bem baixa, então é mais provável que o zinco metálico perca elétrons e se oxide, liberando mais íons Zn²⁺ no meio. Portanto, nesta semi-célula ocorre a oxidação. À medida que o zinco metálico se oxida, a concentração de Zn²⁺ aumenta.
Resposta
Na semi-célula com [Zn²⁺] = 1,8 mol/L, a concentração de Zn²⁺ diminui à medida que a célula funciona. Já na semi-célula com [Zn²⁺] = 1 × 10⁻² mol/L, a concentração de Zn²⁺ aumenta durante o funcionamento da célula.