Questão 4 Unifesp 2023- 2º dia - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 4

Pilha

Considere a célula eletroquímica ilustrada a seguir.

Os potenciais de redução das semirreações que podem ocorrer nessa célula, nas condições-padrão, são fornecidos na tabela.

Semirreação	$E^{0}$ padrão (redução)
$H_{(a q)}^{+} + e^{-} \to \frac{1}{2} H_{2_{(g)}}$	0,00 V
$C u_{(a q)}^{2 +} + 2 e^{-} \to C u_{(s)}$	0,34 V
$A g_{(a q)}^{+} + e^{-} \to A g_{(s)}$	0,80 V

a) Escreva a semirreação que ocorre no polo negativo dessa célula eletroquímica e determine o sentido do fluxo de elétrons pelo condutor externo.

b) Suponha que, por alguma razão, a comunidade científica resolvesse estabelecer um novo padrão para a tabela de potenciais-padrão de eletrodo (redução), escolhendo-se como referência a semirreação $A g_{(a q)}^{+} + e^{-} \to A g_{(s)}$ e atribuindo-se a ela o valor de 0,00 V. Nessa nova tabela, qual seria o potencial-padrão associado à semirreação $C u_{(a q)}^{2 +} + 2 e^{-} \to C u_{(s)}$ ? A tensão elétrica da célula eletroquímica ilustrada seria modificada? Justifique sua resposta por meio de cálculo.

Resolução

a) Numa célula eletroquímica do tipo pilha, como ilustrado na questão, a reação de que ocorre no polo negativo (ânodo) é a oxidação. A espécie que oxida é a de menor potencial de redução ( $E^{0}$ ). Pela tabela, o menor potencial redução é o do cobre. Assim, a semirreação que ocorre é:

$C u_{(s)} \to C u_{(a q)}^{2 +} + 2 e^{-}$ .

Obs: A reação de redução que ocorrerá na pilha será a que apresentar MAIOR potencial de redução. Sendo assim, com base nos potenciais padrão de redução fornecidos no exercício, os íons $A g^{+}$ serão reduzidos, oxidando o Cu presente na placa.

Em pilhas, o fluxo de elétrons ocorre da semicélula onde ocorre a oxidação para a semicélula onde ocorre a redução. Sendo assim, o fluxo de elétrons pelo condutor externo dessa célula eletroquímica ocorre da semicélula de cobre para a semicélula de prata, como indicado abaixo pela seta vermelha.

b) Caso o padrão de potenciais padrão de redução fosse alterado estabelecendo-se com referência a semirreação de redução da prata ( $A g_{(a q)}^{+} + e^{-} \to A g_{(s)}$ ), deslocando-se o potencial padrão de redução da prata de 0,80 V para 0,00 V (deslocamento de $0, 00 - 0, 80 = - 0, 80 V$ ), todos os potenciais padrão de redução deveriam ser deslocados na mesma proporção. Sendo assim, nesse novo sistema, o potencial padrão de redução da reação $C u_{(a q)}^{2 +} + 2 e^{-} \to C u_{(s)}$ deverá ser de $0, 34 V - 0, 80 V = - 0, 46 V$ .

A diferença de potencial ( $∆ E$ ) de uma célula eletroquímica pode ser calculada como:

$∆ E = E_{R e d (c á t o d o)} - E_{R e d (â n o d o)}$

Assim, usando os potenciais de redução fornecidos no enunciado, a ddp da célula eletroquímica apresentada no exercício será:

$∆ E = 0, 80 - 0, 34 = 0, 46 V$

Usando os potenciais de redução onde a semirreação de redução da prata possui potencial padrão de redução ígual a zero e o cobre com potencial de redução de -0,46 V, temos:

$∆ E = 0 - (- 0, 46) = 0, 46 V$

Com isso, conclui-se que utilizando potencial de redução a partir do hidrogênio ou da prata como padrão, ou seja, o valor igual a zero, a ddp ( $∆ E$ ) da célula eletroquímica (pilha) apresentada no exercício será a mesma.