Suponha a seguinte célula eletroquímica.
Ni(s)|Ni^2+(aq, 0,001 mol^L L^-1)||Cu^2+(aq, 2,0 mol L^-1)| Cu(s) F=96500 C / mol
Escreva reação global identificando anodo e catodo e as semi-reações com os respectivos potenciais padrão. Calcule a ddp desta célula.

Passo 1

Então, o que a questão pede é o seguinte: a gente tem uma célula eletroquímica
Ni(s) | Ni²⁺(aq, 0,001 M) || Cu²⁺(aq, 2,0 M) | Cu(s)
E o que precisamos fazer:
  1. Escrever as semi-reações com os potenciais padrão (E°).
  2. Identificar qual é o ânodo (oxida) e o cátodo (reduz).
  3. Montar a reação global.
  4. Calcular a ddp (Ecel) usando a equação de Nernst.
    Conteúdo: eletroquímica básica, potenciais padrão, equação de Nernst. Vamos precisar dos valores de E° de cada par e da constante de Faraday (F= 96500 C/mol), mais R e T assumindo 25 °C.

Passo 2

Primeiro, as semi-reações padrão e seus E° (tabela de potenciais):
– Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
– Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni(s) E° = –0,25 V
Esses valores vêm de tabelas; eles dizem qual reação tem maior tendência a ocorrer como redução.

Passo 3

Para saber ânodo e cátodo, a gente compara os E°:
– O par com E° mais positivo (Cu²⁺/Cu) vai reduzir → é o cátodo.
– O par com E° mais negativo (Ni²⁺/Ni) vai oxidar → é o ânodo.
Logo:
Ânodo (oxida): Ni(s) → Ni²⁺ + 2 e⁻ (E°ox = +0,25 V, invertendo o sinal)
Cátodo (reduz): Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s) (E°red = +0,34 V)
Reação global padrão (somando):
Ni(s) + Cu²⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Cu(s)
E°cel = E°cátodo – E°ânodo = 0,34 – (–0,25) = 0,59 V

Passo 4

Agora, para a ddp real, usamos a equação de Nernst a 25 °C (T=298 K):
E = E° – (RT / nF) · ln Q
onde
R = 8,314 J·K⁻¹·mol⁻¹
T = 298 K
F = 96500 C·mol⁻¹
n = número de elétrons trocados = 2
Q = razão de concentração dos produtos pelos reagentes (excluindo sólidos):
Q = [Ni²⁺] / [Cu²⁺] = 0,001 / 2,0 = 5×10⁻⁴
Calculando o termo de correção:
RT/(nF) = (8,314·298)/(2·96500) ≈ 0,01285 V
ln Q = ln(5×10⁻⁴) ≈ –7,6009
Então
E = 0,59 – (0,01285)·(–7,6009)
E ≈ 0,59 + 0,0976
E ≈ 0,6876 V

Resposta

Reação global:
Ni(s) + Cu²⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Cu(s)
Ânodo (oxidação): Ni(s) → Ni²⁺ + 2 e⁻ (E°ox = +0,25 V)
Cátodo (redução): Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu(s) (E°red = +0,34 V)
Potencial padrão da célula: E°cel = 0,59 V
ddp da célula (concentrações dadas): E = 0,6876 V

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