Calcule o potencial gerado por uma pilha de concentração, consistindo em um par de eletrodo de ferro mergulhados em duas soluções, uma contendo
e a outra contendo
. Dados:
Passo 1
O enunciado pede o potencial de uma célula de concentração formada por dois eletrodos de ferro imersos em soluções com concentrações de
iguais a
mol/L e
mol/L. O conteúdo que vamos usar é a equação de Nernst para células eletroquímicas, aplicando-a a uma célula de concentração.
Passo 2
As meias-reações nos eletrodos são idênticas, mas em concentrações diferentes:
No ânodo (solução mais diluída, mol/L), ocorre oxidação
No ânodo (solução mais diluída,
No cátodo (solução mais concentrada,
mol/L), ocorre redução
A célula opera transferindo elétrons do eletrodo imerso na solução diluída para o eletrodo na solução concentrada.
Passo 3
Como as meias-reações são iguais, o potencial padrão da célula é
Passo 4
Aplicamos a equação de Nernst para toda a célula:
em que
,
,J/(mol\cdot K),
,K,
,C/mol, e o quociente de reação é
Passo 5
Substituindo
e os demais valores:
Calculamos primeiro o fator
e
.
Passo 6
Logo,
Resposta
O potencial da célula de concentração é
.