Calcule o potencial da célula para
(
), Pt.
As duas semi-reações e seus potenciais padrão de eletrodo são:
Passo 1
O enunciado pede o potencial da célula formada por
//
. Dados fornecidos:
- Semi-reações e potenciais padrão:
- Concentração de
(vinda de HCl): . - Pressão de
: . - Não foi dada a temperatura; será assumida a temperatura-padrão
.
Pergunta concreta: calcular o potencial da célula (em volts) sob as condições acima.
Passo 2
Apresentar a ferramenta física/matemática principal (Nernst) e explicar cada símbolo de forma didática.
A equação de Nernst para uma meia-reação de redução genérica
é
onde:
-
é o potencial da meia-reação nas condições dadas, -
é o potencial padrão da meia-reação, -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura absoluta em kelvin, -
é a constante de Faraday ( ), -
é o número de elétrons transferidos na meia-reação, -
é o quociente de reação construído a partir das atividades das espécies (produtos/reatantes), com sólidos e solvente tendo atividade .
Observação prática: aqui vamos aproximar atividades por concentrações molares para íons em solução (atividade
concentração) e pressão em atm para gases.
Passo 3
Calcular o potencial da meia-reação
.
- Para esta reação,
. - Sólidos (AgCl e Ag) têm atividade 1, portanto o quociente de reação é
. - Logo, a equação de Nernst fica
- Substituindo
, e :
Passo 4
Calcular o potencial da meia-reação
.
- Para esta reação,
. - O quociente de reação é
. - A equação de Nernst:
- Substituindo
, (porque o ácido é HCl 0,020 M) e :
Passo 5
Determinar anodo, cátodo e potencial da célula.
- Comparando os potenciais de redução:
é maior que . A meia-reação com maior potencial de redução é a que opera como cátodo (redução) espontaneamente. Portanto: - Cátodo (redução):
com . - Ânodo (oxidação): a inversa da reação do hidrogênio; o potencial de redução daquela meia é
.
- Cátodo (redução):
- Potencial da célula (diferença cátodo menos ânodo):
Observação: aproximamos atividades por concentrações e assumimos
. Esses caminhos são padrão em exercícios de eletroquímica sem correções de atividade.