QUESTÃO 02 - Determine o potencial-padrão para uma pilha galvânica em que um dos eletrodos é cobre imerso numa solução de \mathrm{Cu}^{2+} 1,0 \mathrm{M} e o outro é magnésio imerso numa solução 1,0 \mathrm{M} de íons \mathrm{Mg}^{2+}.
Como se representaria essa pilha? \mathbf{M g}(\mathbf{s})\left|\mathbf{M g}^{\mathbf{2}+}(\mathbf{a q}) \| \mathbf{C u}^{\mathbf{2}+}(\mathbf{a q})\right| \mathbf{C u}(\mathbf{s})
Qual dos metais funciona como anodo? Mg
Qual a equação que descreve o processo espontâneo da pilha? Mg(s)+ \mathbf{C u}^{2+}(\mathbf{a q}) \rightarrow \mathbf{M g}^{2+}(\mathbf{a q})+\mathbf{C u}(\mathbf{s})

Passo 1

O enunciado pede o potencial-padrão de uma pilha galvânica formada pelos eletrodos de magnésio e cobre, ambos em suas soluções 1,0 M de íons \mathrm{Mg}^{2+} e \mathrm{Cu}^{2+}. Também precisamos representar a pilha, identificar o ânodo e escrever a reação espontânea. O conteúdo envolve eletroquímica, pilhas galvânicas e potenciais padrão de eletrodo.

Passo 2

Vamos buscar os potenciais padrão de redução E^\circ de cada par redox em tabela: \mathrm{Cu}^{2+} + 2\,\mathrm{e}^- \to \mathrm{Cu}(s) tem
E^\circ(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}) = +0{,}34\\ \mathrm{V}. \mathrm{Mg}^{2+} + 2\,\mathrm{e}^- \to \mathrm{Mg}(s) tem
E^\circ(\mathrm{Mg}^{2+}/\mathrm{Mg}) = -2{,}37\\ \mathrm{V}.

Passo 3

Para saber qual metal funciona como ânodo (oxida) e qual como cátodo (reduz), comparamos os potenciais de redução: o par com menor E^\circ (mais negativo) se oxida na pilha. Como
-2{,}37\\ \mathrm{V} < +0{,}34\\ \mathrm{V},
o magnésio é o ânodo e o cobre é o cátodo.

Passo 4

Escrevemos as semirreações na forma de oxidação (ânodo) e redução (cátodo):
ânodo (oxidação):
\mathrm{Mg}(s) \to \mathrm{Mg}^{2+}(aq) + 2\,\mathrm{e}^-.
cátodo (redução):
\mathrm{Cu}^{2+}(aq) + 2\,\mathrm{e}^- \to \mathrm{Cu}(s).

Passo 5

O potencial-padrão da célula é dado por
E^\circ_{\text{cel}} = E^\circ_{\text{cat}} - E^\circ_{\text{ânodo}}â
Substituindo,
E^\circ_{\text{cel}} = 0{,}34\\ \mathrm{V} - (-2{,}37\\ \mathrm{V}) = 2{,}71\\ \mathrm{V}.

Passo 6

A representação em notação de célula galvânica é
\mathrm{Mg}(s)\,\big|\\ \mathrm{Mg}^{2+}(aq)\\ \big|\big|\\ \mathrm{Cu}^{2+}(aq)\,\big|\mathrm{Cu}(s).

Passo 7

Para fechar, a reação global espontânea é a soma da oxidação do magnésio com a redução do cobre:
\mathrm{Mg}(s) + \mathrm{Cu}^{2+}(aq) \to \mathrm{Mg}^{2+}(aq) + \mathrm{Cu}(s).

Resposta

  1. E^\circ_{\text{cel}} = 2{,}71\\ \mathrm{V}.
  2. Notação da pilha: \mathrm{Mg}(s)\,\big|\\ \mathrm{Mg}^{2+}(aq)\,\big|\big|\\ \mathrm{Cu}^{2+}(aq)\,\big|\mathrm{Cu}(s).
  3. Ânodo: magnésio.
  4. Reação espontânea: \mathrm{Mg}(s) + \mathrm{Cu}^{2+}(aq) \to \mathrm{Mg}^{2+}(aq) + \mathrm{Cu}(s).

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