Ano 2023#Quimica - Eletroquimica#fase2#discursiva

Sobre o tema

A construção de uma pilha galvânica envolve a combinação de dois eletrodos com potenciais de redução distintos, gerando uma diferença de potencial (f.e.m.) que pode ser calculada pela subtração do potencial do ânodo (menor potencial de redução) do potencial do cátodo (maior potencial de redução). No experimento descrito, o pesquisador precisa de uma fonte entre 2,0 e 2,5 V. Os materiais disponíveis incluem magnésio (Mg²⁺/Mg = -2,37 V), níquel (Ni²⁺/Ni = -0,25 V), estanho (Sn⁴⁺/Sn = +0,13 V) e íon sulfato (SO₄²⁻/SO₂ = +0,20 V, mas não é um metal). A escolha adequada é usar magnésio como ânodo e níquel como cátodo, resultando em uma f.e.m. de 2,12 V, valor dentro do intervalo desejado. Isso demonstra como os potenciais-padrão de redução orientam a seleção de materiais para dispositivos eletroquímicos.

Tópicos relacionados

Potencial padrão de redução
Cálculo da f.e.m. de pilhas
Seleção de eletrodos para pilha
Série eletroquímica
Reações de oxidação e redução

Enunciado

Durante um experimento em laboratorio, o pesquisador verificou a necessidade de uma fonte de energia com capacidade de fornecer uma f.e.m. em corrente continua com valor entre 2,0 e 2,5 volts. Para atender a essa demanda, decidiu montar uma pilha eletroquimica, tendo disponiveis acido sulfurico, estanho, magnesio e niquel, e utilizou um circuito sempre fechado em que nao se aplica o Principio de Le Chatelier. Potenciais-padrao de reducao com base no eletrodo padrao de hidrogenio: SO4^2- E0=+0,20V; Sn^4+ E0=+0,13V; Mg^2+ E0=-2,37V; Ni^2+ E0=-0,25V. Com base nas informacoes acima, pede-se: a) identificar os elementos que o pesquisador deve selecionar para compor a pilha; b) mostrar que a f.e.m. da pilha selecionada atende a necessidade do experimento; c) escrever as semirreacoes e a reacao global para a pilha selecionada.

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Perguntas frequentes

Como calcular a força eletromotriz de uma pilha?

A f.e.m. de uma pilha é calculada subtraindo o potencial de redução do ânodo (eletrodo onde ocorre oxidação) do potencial de redução do cátodo (eletrodo onde ocorre redução). A fórmula é: E°celula = E°cátodo - E°ânodo.

O que é a série eletroquímica e para que serve?

A série eletroquímica é uma lista de elementos e íons organizada por seus potenciais padrão de redução. Ela permite prever a espontaneidade de reações redox e determinar qual metal atuará como ânodo ou cátodo em uma pilha.

Por que o magnésio e o níquel são adequados para gerar uma f.e.m. de cerca de 2,12 V?

O magnésio tem potencial muito negativo (-2,37 V) e o níquel um potencial menos negativo (-0,25 V). A diferença de 2,12 V está dentro do intervalo de 2,0 a 2,5 V, e ambos são metais que podem ser utilizados como eletrodos em solução ácida.