Calcular o potencial da celda eletroquímica:
, sabendo que
Passo 1
O enunciado pede que calculemos o potencial da cela eletroquímica formada por
.
Dados fornecidos:
Dados fornecidos:
ou seja, o potencial padrão da cela (diferença de potenciais padrão entre eletrodos) é
.
Concentrações dadas: e
.
Objetivo: calcular o potencial real da cela nas condições não padrão dadas.
Concentrações dadas:
Objetivo: calcular o potencial real da cela
Passo 2
Identificamos as semi-reações envolvidas (formas usuais para os pares metálicos):
Como a célula foi escrita como
, por convenção a semi-reação à esquerda é o anodo (oxidação) e à direita o cátodo (redução) quando o potencial da cela
é positivo. O enunciado nos deu
, que corresponde ao potencial padrão da cela
O número de elétrons trocados na reação global é
(cada semi-reação envolve 2 elétrons).
Passo 3
Escrevemos a reação global (como escrita pela ordem da cela):
O quociente de reação
(somente espécies em solução aparecem; sólidos são omitidos) é:
Substituímos as concentrações fornecidas (peguei esses valores do enunciado):
Passo 4
Vamos usar a equação de Nernst, que relaciona o potencial da cela nas condições reais com o potencial padrão. A forma prática à
em base decimal é:
Explicando cada termo:
-
é o potencial da célula nas condições dadas (o que queremos). -
é o potencial padrão da célula (dado: ). -
é uma constante que vem de convertida para log base 10 a . -
é o número de elétrons transferidos na reação global ( aqui). -
é o quociente de reação calculado no passo anterior ( ).
Essa equação é derivada da forma geral de Nernsttrocando por .
Passo 5
Substituímos os valores na equação de Nernst:
Calculamos passo a passo:
Portanto
Arredondando de forma razoável (três algarismos significativos):
Passo 6
Interpretação física (para te dar confiança na resposta): o sinal negativo significa que, nas concentrações dadas, a reação escrita pela ordem da célula é não espontânea. Ou seja, o sentido espontâneo seria o oposto: o
metálico se oxidaria para
e
seria reduzido a
. Isso faz sentido porque a razão
é grande (
), empurrando a reação para o lado dos reagentes escritos (reduzindo o potencial da cela).