Questão 2- Dados os potenciais:
represente a pilha que fornece a maior força eletromotriz e dê as reações de oxidação e redução que ocorrem nessa pilha.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: representar a pilha que fornece a maior força eletromotriz (maior fem) e indicar as reações de oxidação e redução que ocorrem nessa pilha. As informações fornecidas são os potenciais padrão de redução (todos em
) para as meias-reações abaixo:
Passo 2
Entendendo o que é
e como se calcula a fem da pilha:
- Cada
acima é o potencial padrão de redução da meia-reação (condições padrão: , , ). Isso significa que o valor indica a tendência do íon ser reduzido (ganhar elétrons). - A fem padrão da pilha (potencial da célula),
, formada por duas meias-reações em condições padrão é dada por
Explicação intuitiva: para obter a maior diferença de potencial (maior fem) escolhemos como cátodo a meia-reação com o maior
(mais favorável à redução) e como ânodo a meia-reação com o menor
(menos favorável à redução, ou mais favorável à oxidação). Assim maximizamos a diferença
.
Passo 3
Identificando os extremos na lista dada:
- O maior
(mais positivo) é para com . Portanto essa meia-reação será o cátodo (redução). - O menor
(mais negativo) é para com . Portanto essa meia-reação será o ânodo (será oxidada, ou seja, a reação escrita será revertida).
Cálculo da fem padrão da pilha escolhida:
Passo 4
Escrevendo as meias-reações (com atenção aos elétrons e balanceamento):
- Meia-reação de redução no cátodo (mantemos como dada):
- Meia-reação de redução do alumínio dada é
. Como o alumínio atua como ânodo, sua reação será a oxidação (inverso da escrita):
Balanceamento de elétrons: a redução do prata consome
elétron; a oxidação do alumínio libera
elétrons. Para cancelar elétrons, multiplicamos a meia-reação da prata por
:
Agora somamos com a oxidação do alumínio:
e os
se cancelam.
Passo 5
Escrevendo a reação global balanceada da pilha e a notação da célula:
- Reação global (somando as meias-reações após o ajuste):
Verificação rápida: átomos e cargas balanceadas (átomos: Ag 3 de ambos os lados, Al 1; cargas:
à esquerda e
à direita).
- Notação convencional da célula (ânodo à esquerda, cátodo à direita), em condições padrão:
Resposta
A pilha que fornece a maior fem é a formada por
(ânodo) e
(cátodo);
.
Oxidação (ânodo): .
Redução (cátodo): .
Reação global: .
Oxidação (ânodo):
Redução (cátodo):
Reação global: