(Ufpr) Na pilha de Daniell, barras de cobre e zinco se encontram mergulhadas em soluções de sulfato de cobre (II) e sulfato de zinco, respectivamente. As duas soluções estão separadas por uma parede porosa. Sabendo que os potenciais-padrão de redução são:
a) Escreva as reações espontâneas que ocorre na pilha de Daniell.
b) Calcule a diferença de potencial da pilha.
c) Desenhe a pilha de Daniell indicando, através de setas, como os elétrons fluem através de um circuito externo que conecta os eletrodos.
b) Calcule a diferença de potencial da pilha.
c) Desenhe a pilha de Daniell indicando, através de setas, como os elétrons fluem através de um circuito externo que conecta os eletrodos.
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que temos uma pilha de Daniell com eletrodos de cobre e zinco em suas soluções de sulfato, separados por uma ponte porosa. O conteúdo aqui é eletroquímica básica: reações de oxirredução, potenciais padrão de redução e como calcular a força eletromotriz (E°) de uma pilha. Para resolver vamos precisar:
- Identificar qual semi-reação vai ocorrer como redução (cátodo) e qual como oxidação (ânodo) com base nos potenciais-padrão.
- Inverter a semi-reação do ânodo (porque lá ocorre oxidação) e somar as duas para achar a reação global.
- Calcular E° da pilha pela fórmula
- Descrever como os elétrons fluem no circuito externo.
Passo 2
Parte (a): escrever as reações espontâneas.
- Olha os potenciais-padrão de redução:
Quem tiver o potencial-padrão mais positivo é quem se reduz (cátodo). Então:
– Cátodo (redução):
– Cátodo (redução):
– Ânodo (oxidação): inverter a reação de redução do zinco:
Somando as duas, a reação global espontânea na pilha é:
Passo 3
Parte (b): calcular a diferença de potencial da pilha.
A fórmula geral para pilha é
A fórmula geral para pilha é
Aqui o cátodo é Cu (
) e o potencial de redução do zinco (
) a gente usa como
. Então:
Passo 4
Parte ©: desenhar a pilha e indicar o fluxo de elétrons.
Já que não dá pra rabiscar aqui, imagina assim:
– No lado esquerdo você tem a barra de Zn mergulhada em solução de ZnSO₄ (ânodo);
– No lado direito a barra de Cu em solução de CuSO₄ (cátodo);
– Entre elas, uma ponte porosa (ou salina) que fecha o circuito iônico.
Os elétrons saem do ânodo (Zn), via fio externo, e vão para o cátodo (Cu). Então você desenha uma seta do Zn em direção ao Cu indicando esse fluxo de elétrons.
Já que não dá pra rabiscar aqui, imagina assim:
– No lado esquerdo você tem a barra de Zn mergulhada em solução de ZnSO₄ (ânodo);
– No lado direito a barra de Cu em solução de CuSO₄ (cátodo);
– Entre elas, uma ponte porosa (ou salina) que fecha o circuito iônico.
Os elétrons saem do ânodo (Zn), via fio externo, e vão para o cátodo (Cu). Então você desenha uma seta do Zn em direção ao Cu indicando esse fluxo de elétrons.
Resposta
a)
Ânodo (oxidação):
Cátodo (redução):
Reação global:
Ânodo (oxidação):
Cátodo (redução):
Reação global:
b)
c) Esquema:
Zn(s) | ZnSO₄(aq) || CuSO₄(aq) | Cu(s)
Elétrons fluem de Zn (ânodo) → Cu (cátodo).
Zn(s) | ZnSO₄(aq) || CuSO₄(aq) | Cu(s)
Elétrons fluem de Zn (ânodo) → Cu (cátodo).