Para uma célula galvânica genérica, sabe-se que
célula
e que são transferidos
de elétrons por mol de reação global.
a) Calcule
(
).
b) Interprete o sinal de
em termos de espontaneidade.
(Use:
)
a) Calcule
b) Interprete o sinal de
(Use:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) Calcular
em . - (b) Interpretar o sinal de
em termos de espontaneidade.
Informações fornecidas:
-
. -
de elétrons transferidos por mol de reação global. - Relação a usar:
.
Passo 2
Explicando a fórmula e cada grandeza (passo didático):
-
é a variação da energia livre de Gibbs padrão por mol de reação; é medida em ou . Valores negativos indicam reação espontânea nas condições padrão (mais sobre isto no Passo 6). -
é o número de mols de elétrons transferidos por mol de reação global (aqui ). -
é a constante de Faraday: carga elétrica por mol de elétrons. O valor usado comumente é (ou , pois ). -
é a força eletromotriz padrão da célula em volts ( ), dada aqui .
A ideia física:
tem unidades de energia por mol (J/mol). O sinal negativo na fórmula indica que uma célula com
libera energia livre (
) — vamos calcular isso concretamente.
Passo 3
Substituir os valores na fórmula. Primeiro calculamos em joules por mol:
Passo 4
Fazer a multiplicação passo a passo (em
):
Portanto,
Passo 5
Converter para
(dividir por
):
Arredondando de forma compatível com as entradas (duas casas significativas em
), podemos apresentar:
Passo 6
Interpretação do sinal (didática e intuitiva):
-
negativo ( ) significa que a reação, na direção escrita no enunciado, é espontânea sob condições padrão (pressão , concentrações para soluções, temperatura usualmente se não indicado). - Relação com
: um implica pela fórmula . Isto confirma que a célula, como escrita, pode gerar trabalho elétrico (é espontânea). - Relação com equilíbrio:
também indica que a constante de equilíbrio da reação padrão satisfaz , ou seja, produtos favorecidos em equilíbrio padrão (via ).
Força extra de ânimo: você já tem a fórmula-chave e um jeito mecânico de aplicar; com isso essa classe de exercícios fica tranquila de fazer na prova — respira fundo e pratica mais alguns casos parecidos!
Resposta
(a)
\n
(b) indica que a reação é espontânea na direção escrita sob condições padrão.
(b)