Exercícios Resolvidos de Equação de Nernst

IFSUL – Material de Aula de Físico-Química. Prof. Marcelo Alves.

a) Qual a d d p de uma pilha de Z n e C u em condições padrão no instante em que ela começa a funcionar?

b) Qual a Δ E da mesma pilha após certo tempo de funcionamento, quando Z n 2 + = 1,20   m o l / L e C u 2 + = 0,80   m o l / L ?

Dados: E R E D ( Z n ) 0 = - 0,76   V e E R E D ( C u ) 0 = + 0,34   V

Passo 1

a) Com os potenciais padrão do zinco e do cobre, a gente vê que em uma pilha desses caras, o cobre (potencial de redução maior) vai sofrer redução e o zinco vai sofrer oxidação (potencial de redução menor).

Atenção: o cobre possui cátions C u 2 + e C u 1 + , mas o potencial dado é da reação do C u 2 + indo para C u 0 .

C u 2 + + 2 e - → C u 0

Z n 0 → Z n 2 + + 2 e -

Reação global:

C u 2 + + Z n 0 → C u 0 + Z n 2 +

E o cálculo da d d p :

Δ E 0 = E R E D ( m a i o r ) 0 - E R E D ( m e n o r ) 0

Δ E 0 = 0,34 - - 0,76 = 1,10   V

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

b) Fora das condições padrão, precisamos usar a equação de Nersnt:

Δ E = Δ E ° - R T n F .   l n ⁡ [ í o n   p r o d u t o ] [ í o n   r e a g e n t e ]

Δ E = 1,10 - 8,314.298 2.96495 . ln ⁡ ( 1,20 ) ( 0,80 )

Δ E = 1,10 -   0,0128   .   0,405 = 1,09   V

Viu? Trocamos R por 8,314 J/molK; T por 298 K, que equivale a 25°C; n por 2, porque nas reações REDOX existem 2 elétrons e F pela constante de Faraday.

Pela reação global, a gente vê quem é o íon nos produtos e quem é o íon nos reagentes.

E esse exercício nos mostra que, conforme a pilha funciona, ela vai sendo “gasta”. Ou seja, o potencial (a voltagem) oferecida vai diminuindo. Até que a reação se esgota.

Resposta

a) 1,10 V

b) 1,09 V

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