Calcule o potencial de eletrodo quando um eletrodo de platina é imerso em uma solução que é:
saturada com hidrogênio a 1 (uma) atmosfera e tem um pH de 3,50 (Resp.: E=- 0,207 \mathrm{~V} )

Passo 1

O enunciado pede o potencial de eletrodo de platina na meia-celula de hidrogênio, com a reação de redução
2\,\mathrm{H}^+(\text{aq}) + 2\,\mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{H}_2(\text{g})
O conteúdo é aplicação da equação de Nernst para eletrodos. Vamos precisar da equação de Nernst, da estequiometria (número de elétrons) e da relação entre pH e concentração de \mathrm{H}^+.

Passo 2

A reação de redução tem potencial padrão
E^\circ = 0{,}000\\ \mathrm{V}
e envolve n=2 elétrons.

Passo 3

A equação de Nernst é
E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\,\ln Q
em que Q é o quociente termodinâmico da reação.

Passo 4

Para esta meia-celula,
Q = \frac{P_{\mathrm{H}_2}}{[\mathrm{H}^+]^2}
Como a solução está saturada em \mathrm{H}_2 a 1 atm e \mathrm{pH}=3{,}50, temos
[\mathrm{H}^+] = 10^{-\mathrm{pH}} = 10^{-3{,}50}
Logo
Q = \frac{1}{\bigl(10^{-3{,}50}\bigr)^2} =10^{7}

Passo 5

Em T=25\,^\circ\mathrm{C} ( 298{,}15,K) o valor de \tfrac{RT}{F}\approx0{,}025693,V. Logo
\frac{RT}{nF} = \frac{0{,}025693}{2}=0{,}0128465\\ \mathrm{V}
Substituindo em Nernst:
E = 0 - 0{,}0128465\cdot\ln\bigl(10^{7}\bigr) = -0{,}0128465\times(7\ln10) = -0{,}207\\ \mathrm{V}

Resposta

O potencial de eletrodo vale
E = -0,207\\ \mathrm{V}.

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