Um químico descobriu que o níquel metálico pode ceder elétrons espontaneamente em soluções de NiCl2, e construiu a seguinte pilha: Ni(s)|Cu^2+ ( aq ) | Ni^2+ (aq) | Cu (s) Para esta pilha, quem é o catodo e o ânodo?

Passo 1

Resumo do enunciado: temos uma pilha
Ni(s)l|Cu^2+(aq);||;Ni^2+(aq)|Cu(s)
O conteúdo da matéria é eletroquímica de pilhas, em especial identificação de ânodo e cátodo. Para resolver precisamos:
  • Escrever as meias-reações de oxidação e redução;
  • Consultar potenciais padrão de redução;
  • Entender que reação espontânea ocorre com E°positivo.

Passo 2

Escrevendo as meias-reações padrões de redução:
Ni^2+ + 2,e^- longrightarrow Ni(s), & E^circNi^2+/Ni = -0,25;V[6pt] Cu^2+ + 2,e^- longrightarrow Cu(s), & E^circCu^2+/Cu = +0,34;V
Mas como a pilha é espontânea, a reação com maior potencial reduz e a outra inverte (oxida).

Passo 3

Calcular o potencial padrão da pilha:
E^circpilha = E^circcátodo - E^circânodo = (+0,34; V) - (-0,25; V) = +0,59; V áâ
Como , a reação global é espontânea.

Passo 4

Identificação de ânodo e cátodo:
  • Ânodo é onde ocorre oxidação. A reação de oxidação é o inverso da meia-reação de Ni: Ni(s) longrightarrow Ni^2+ + 2,e^- Logo o ânodo é o eletrodo de Ni(s), que aqui está do lado esquerdo.
  • Cátodo é onde ocorre redução. A reação de redução é a de cobre: Cu^2+ + 2,e^- longrightarrow Cu(s) Então o cátodo é o eletrodo de Cu(s), que está do lado direito.

Passo 5

Teoria aplicada:
  • Ânodo libera elétrons (oxidação) e cátodo recebe elétrons (redução).
  • Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo pelo fio externo.
  • O sinal positivo de garante espontaneidade.

Resposta

Ânodo: (eletrodo esquerdo)
Cátodo: (eletrodo direito)

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