Calcule
e
para as seguintes pilhas (Consulte a tabela de potenciais de redução a
):
a)
a)
Passo 1
O que o problema pede: calcular o potencial padrão da pilha
e a variação de energia livre padrão
para a reação
Informações dadas pelo enunciado: a equação da pilha (acima) e a instrução para consultar a tabela de potenciais de redução a
. Não há outras condições explícitas, então assumimos condições padrão (concentrações
,
quando aplicável,
).
Passo 2
Identificar as semi-reações de redução correspondentes às espécies envolvidas (pegando os valores na tabela de potenciais de redução a
):
- semi-reação de prata (redução):
com . (Valor retirado da tabela de potenciais de redução.) - semi-reação de chumbo (redução):
com . (Valor retirado da tabela de potenciais de redução.)
Dica didática: a tabela sempre dá potenciais de redução padronizados; se na reação uma espécie aparece oxidada (reage como metal sólido que vira íon), então usamos o potencial da sua semi-reação de redução com sinal invertido ou usamos a fórmula do passo seguinte.
Passo 3
Determinar qual semi-reação ocorre como redução (cátodo) e qual ocorre como oxidação (ânodo) no processo global:
- Observando a reação global,
vira : isso é uma redução — logo a prata é o cátodo (redução ocorre aí). -
vira : isso é uma oxidação — o chumbo metálico é o ânodo (a semi-reação de redução do chumbo está sendo revertida na pilha).
Passo 4
Calcular o potencial padrão da pilha
.
Fórmula a usar (muito usada em provas):
Fórmula a usar (muito usada em provas):
onde ambos os
são os potenciais de redução tabelados.
Aqui:
Portanto
Explicação extra: subtraímos porque a tabela nos dá potenciais de redução; como o ânodo está oxidando (a semi-reação de redução do chumbo é revertida), devemos fazer cátodo menos ânodo para obter o potencial da célula.
Passo 5
Determinar quantos elétrons são transferidos na reação global (esse
entra na fórmula de
).
- A semi-reação da prata consome um elétron cada:
. - Como aparecem
íons na equação global, o número total de elétrons transferidos é .
Passo 6
Calcular
usando a relação entre energia livre padrão e potencial de célula:
onde
é a constante de Faraday
(ou
, mesma coisa porque
).
Substituindo os valores:
Faço as contas passo a passo:
Logo
Convertendo para quilojoules por mol (mais usual):
Passo 7
Interpretação rápida e encorajamento: o sinal negativo de
indica que a reação sob condições padrão é espontânea (podemos obter trabalho elétrico), e o valor de
é razoavelmente alto, ou seja, a pilha fornece uma diferença de potencial significativa. Tá indo bem — memorize o procedimento: identificar semi-reações, pegar potenciais na tabela, usar
, contar elétrons e aplicar
.