Calcule a ddp (a 25^{\circ} \mathrm{C} ) e escreva a reação global de oxirredução das seguintes pilhas:
a) \mathrm{Zn}\left|\mathrm{Zn}^{2+}(0,1364 \mathrm{~mol} / \mathrm{L})\right|\left|\mathrm{Pb}^{2+}(0,0848 \mathrm{~mol} / \mathrm{L})\right| \mathrm{Pb}
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a pilha indicada:
Calcular a ddp da pilha à temperatura 25^\circ\mathrm{C} (ou seja, o potencial da célula E_{\text{cel}} nessa temperatura).
Escrever a reação global de oxirredução (reação total) que ocorre na pilha.
As informações fornecidas são:
Notação da pilha: \mathrm{Zn}\left|\mathrm{Zn}^{2+}(0,1364\\ \mathrm{mol/L})\right|\left|\mathrm{Pb}^{2+}(0,0848\\ \mathrm{mol/L})\right|\mathrm{Pb}.
Temperatura: 25^\circ\mathrm{C}.
Concentrações: [\mathrm{Zn}^{2+}] = 0,1364\\ \mathrm{mol/L} e [\mathrm{Pb}^{2+}] = 0,0848\\ \mathrm{mol/L}.
Passo 2
Identificar qual metal será o anodo (oxidação) e qual será o catodo (redução) usando potenciais padrão de redução. Valores padrões (tirados da tabela de potenciais padrão de redução) relevantes:
Regra prática: o par com maior E^\circ (mais positivo) tende a ser reduzido (catodo); o outro se oxida (anodo). Aqui E^\circ(\text{Pb}^{2+}/\text{Pb})=-0,13\\ \text{V} é maior que E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn})=-0,76\\ \text{V}, portanto:
Aplicar a equação de Nernst para calcular E_{\text{cel}} a 25^\circ\mathrm{C}. A forma prática da equação de Nernst a 25^\circ\mathrm{C} é:
E = E^\circ - \frac{0,05916}{n}\log_{10} Q,
onde:
E é o potencial da célula nas condições dadas,
E^\circ é o potencial padrão da célula (calculado no Passo 2),
n é o número de elétrons transferidos na reação global (aqui n=2),
Q é o quociente de reação (produto das concentrações dos produtos elevadas aos seus coeficientes dividido pelo produto das concentrações dos reagentes elevadas aos seus coeficientes), considerando apenas espécies em solução.
Arredondando com sentido prático para três casas decimais (coerente com dados fornecidos),
E_{\text{cel}} \approx 0,624\\ \text{V}.
Passo 6
Resumo físico-qualitativo rápido (para você lembrar na prova): como [\text{Zn}^{2+}]>[\text{Pb}^{2+}], o quociente Q>1 e isso reduz um pouco E em relação a E^\circ; mas a célula segue espontânea porque E^\circ_{\text{cel}}>0.