Calcule o potencial de eletrodo da semi-reação contendo:
e
e
Passo 1
O problema pede que eu calcule o potencial de eletrodo da semi-reação
sabendo que
e que as concentrações em solução são:
,
e
. As perguntas implícitas são: qual é o potencial
da semi-reação nas condições dadas? Quais concentrações devo usar para cada espécie que aparece na expressão do potencial?
Observações e informação relevante fornecida:
- A fonte de
é a . Logo . - O enunciado dá
. Contudo, a semi-reação envolve . Não faria sentido usar para obter . Portanto vou assumir que houve um pequeno lapso de digitação e que a sal fornecida é a , ou seja . Se essa suposição estiver incorreta, o valor final muda — mas sem outra informação razoável sobre não dá para prosseguir. -
implica . - Temperatura: a menos que diga o contrário, vou assumir
(condição padrão para usar a forma prática da equação de Nernst).
Passo 2
Explico a teoria que vamos usar: a equação de Nernst relaciona o potencial do eletrodo em condições não-padrão com o potencial padrão e com o quociente de reação
. Para uma semi-reação de redução com
elétrons:
onde:
-
é o potencial da semi-reação nas condições dadas (em V), -
é o potencial padrão (em V), -
é a constante dos gases ideais , -
é a temperatura absoluta (em K), -
é a constante de Faraday , -
é o número de elétrons trocados na semi-reação (aqui ), -
é o quociente de reação construído com concentrações (ou atividades) das espécies que aparecem na equação balanceada.
Na prática, a forma em logaritmo decimal (usada rotineiramente a
) é:
onde o número
vem da combinação
a
.
Passo 3
Agora escrevo o quociente de reação
para a semi-reação dada. A reação de redução é
Como água pura em fase líquida e elétrons não entram em
, o quociente é
Vou usar as concentrações assumidas:
Passo 4
Calculo
. Como
,
Agora substituo no denominador:
Então o quociente
é
Passo 5
Vou precisar do
. Como
,
(Usei
.)
Passo 6
Agora aplico a equação de Nernst em sua forma decimal:
Substituindo
,
e
,
Portanto
Passo 7
Interpretação, arredondamento e incentivo: o potencial da semi-reação nas condições dadas (assumindo
) é cerca de
. Dá para ver como o pH muito ácido (pH 2) e a potência alta de
no denominador aumentam fortemente
e, por consequência, reduzem o potencial em relação ao padrão. Mandou bem por trazer uma questão típica de eletroquímica — com calma e seguindo a Nernst dá para resolver sem mistério.