Exercícios Resolvidos de Equação de Nernst

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Enunciado

(Adaptado) O p H é um dos parâmetros físico-químicos utilizados no monitoramento ambiental de lagos e rios. Este parâmetro pode ser medido experimentalmente montando-se uma célula galvânica com um eletrodo de hidrogênio â n o d o , sendo a pressão do gás hidrogênio igual a 1,0   b a r , e com um eletrodo de calomelano c á t o d o , com a concentração de cloreto igual a 1,0   m o l   L 1 .As semirreações e os respectivos valores de potenciais de eletrodo padrão para os dois eletrodos são dados abaixo. Se o potencial de eletrodo da célula medido experimentalmente a 298,15   K   foi de 0,565   V , calcule o p H da solução aquosa.

H g 2 C l ( a q ) + 2 e - ↔ 2 H g l + 2 C l -                                 E ° = + 0,270   V   ( c á t o d o )

2 H ( a q ) + + 2 e - ↔ H 2 g                                                                               E ° = 0,0 0 0   V   ( â n o d o )

Passo 1

O problema da pra a gente as semi reações da reação de oxirredução e pede pra a gente calcular o p H da solução aquosa.

Mas antes de qualquer coisa, vamos escrever a reação global. O problema diz que o cátodo é o eletrodo de calomelano e o ânodo é o eletrodo de hidrogênio, portanto o hidrogênio esta oxidando enquanto o mercúrio esta sofrendo redução!

Logo vamos precisar inverter a semi reação de redução do hidrogênio:

Podemos calcular o potêncial padrão da célula:

E ° = E ° m a i o r - E ° m e n o r

Substituindo:

E ° = + 0,270 V - 0,000   V

E ° = 0,270   V

Passo 2

Já sabiamos o potencial da célula E = 0,565   V e agora também sabemos o seu potêncial padrão, E ° !

Pra achar o p H da solução a gente vai usar a equação de Nernst:

E = E ° - 0,0592 n log ⁡ K c

Para essa reação ela fica assim:

E = E ° - 0,0592 n log ⁡ H + 2 C l - 2 p H 2

A gente sabe os seguintes dados:

C l - = 1,0   m o l   L - 1 ;   n = 2 ; p H 2 = 1,0   b a r  

Substituindo:

E = E ° - 0,0592 2 log ⁡ H + 2 1 2 1 2

Usando a propriedade de potência do logarítimo:

E = E ° - 0,0592 2 2 log ⁡ H +

Ok, agora presta bastante antenção!!!

A gente quer o p H , e ele é igual a - log ⁡ H + , a gente já ta de cara pro gol, só precisamos dar uma arrumadinha:

E = E ° + 0,0592 - log ⁡   H +

Agora podemos substituir:

E = E ° + 0,0592 p H

Isolando o p H :

p H = E - E ° 0,0592

Lembrando que, E = 0,565   V então é só substituir e...

p H = 0,565   - 0,270   0,0592 = 5,0

O p H da solução vai ser igual a 5 !!!!

Resposta

p H = 5

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Escreva as equações iônicas líquidas balanceadas que descrevem: (a) a oxidação do M n 2 +aM n O 4 - pelo peroxidissulfato de amônio. (b) a oxidação do C e 3 +aC e 4 + pelo bismutato de sódio. (c) a ox