Complete a tabela para cada item solicitado. Os itens ((a) a (g)) deverão ser calculados com os parâmetros fornecidos pela tabela abaixo.
Parâmetros eletroquímicos das reações que ocorrem na interface níquel/solução 0,6 molar de íons de níquel num banho contendo sulfato de níquel, p H=3, T=25^{\circ} \mathrm{C}.
Parâmetro Valor Referência
Para a reação \mathrm{Ni}^{2+}+2 e \leftrightarrows \mathrm{Ni}
Potencial de equilíbrio padrão -0,257 \mathrm{~V} CRC (1988)
Potencial de equilíbrio 0,6 molar de \mathrm{Ni}^{2+}
Atividade = 0,03372 molar
Calcular
ícorr da reação
\mathrm{Ni}^{2+}+2 e \leftrightarrows N i
2.10^{-9} \mathrm{~A} / \mathrm{cm}^{2}(1 molar) para meio de sulfato Shreir (1977)
\mathrm{V}_{\text {corr }} Calcular
Calcular
Para a reação \mathbf{2} \boldsymbol{H}^{+}+\mathbf{2} \boldsymbol{e} \leftrightarrows \boldsymbol{H}_{\mathbf{2}}
Potencial de equilíbrio padrão zero CRC (1988)
Potencial de equilíbrio \mathrm{pH}=3,0 Calcular
a) Calcular o potencial de equilíbrio da reação \mathrm{Ni}^{2+}+2 e \leftrightarrows \mathrm{Ni} para 25^{\circ} \mathrm{C} e banho a base de sulfato de níquel, considerando um catodo de níquel. (Valor: 1,0 ponto)

Passo 1

O que o problema pede: calcular o potencial de equilíbrio da reação \mathrm{Ni}^{2+}+2e^{-}\leftrightarrows\mathrm{Ni} para T=25^\circ\mathrm{C} num banho de sulfato de níquel com atividade de \mathrm{Ni}^{2+} dada.
Dados fornecidos (vou listar TUDO que temos):
  • Potencial padrão: \,E^\circ = -0,257\\ \mathrm{V}.
  • Atividade do íon: \,a(\mathrm{Ni}^{2+}) = 0,03372 (valor fornecido na tabela).
  • Temperatura: \,T = 25^\circ\mathrm{C} = 298{,}15\\ \mathrm{K}.
  • Reação envolve n=2 elétrons.
  • A atividade do metal sólido \mathrm{Ni} é \,a(\mathrm{Ni})=1.

Passo 2

Fórmula que vamos usar (Nernst, forma para potencial de redução):
E = E^\circ + \frac{RT}{nF}\ln\!Q
onde:
  • \,E é o potencial de equilíbrio que queremos,
  • \,E^\circ é o potencial padrão,
  • \,R é a constante dos gases ( 8{,}314\\ \mathrm{J\;mol^{-1}\;K^{-1}}),
  • \,T é a temperatura em kelvin,
  • \,n é o número de elétrons transferidos ( n=2 aqui),
  • \,F é a constante de Faraday ( 96485\\ \mathrm{C\;mol^{-1}}),
  • \,Q é o quociente de atividade da reação. Para \mathrm{Ni}^{2+}+2e^{-}\leftrightarrows\mathrm{Ni}, temos \,Q=\dfrac{a(\mathrm{Ni}^{2+})}{a(\mathrm{Ni})}=\dfrac{a(\mathrm{Ni}^{2+})}{1}=a(\mathrm{Ni}^{2+}).
Importante: usamos atividade (não concentração) porque é o que aparece no Nernst; o enunciado já forneceu a atividade.

Passo 3

Calcular o fator \dfrac{RT}{nF}. Faço passo a passo para você copiar na prova:
Calcule RT:
RT = 8{,}314\cdot 298{,}15 = 2478{,}9\\ \mathrm{J\;mol^{-1}}.
Divida por F:
\frac{RT}{F} = \frac{2478{,}9}{96485} = 0{,}025693\\ \mathrm{V}.
Divida por n=2:
\frac{RT}{nF} = \frac{0{,}025693}{2} = 0{,}0128465\\ \mathrm{V}.
Observação prática (útil na prova): com log decimal usamos a forma
E = E^\circ + \frac{0{,}05916}{n}\log_{10}a(\mathrm{Ni}^{2+}),
pois 2{,}303\frac{RT}{F}=0{,}05916\\ \mathrm{V} a 25^\circ\mathrm{C}. Aqui \frac{0{,}05916}{2}=0{,}02958\\ \mathrm{V}.

Passo 4

Calcular o termo logarítmico. Vou mostrar com \log_{10} (mentalmente mais simples):
\log_{10}\bigl(a(\mathrm{Ni}^{2+})\bigr)=\log_{10}(0{,}03372) = -1{,}4724\\ (\text{aprox.}).
Multiplicando pelo fator decimal:
\frac{0{,}05916}{2}\log_{10}a = 0{,}02958\cdot(-1{,}4724) = -0{,}04357\\ \mathrm{V}.
(Same result usando ln: \ln(0{,}03372)=-3{,}39024 e \frac{RT}{nF}\ln a = 0{,}0128465\cdot(-3{,}39024)=-0{,}04357\\ \mathrm{V}.)

Passo 5

Agora calcule E:
E = E^\circ + \text{termo} = -0{,}257\;+\;(-0{,}04357)= -0{,}30057\\ \mathrm{V}.
Arredondando de forma prática para a prova (3 casas decimais):
E \approx -0{,}301\\ \mathrm{V}.
Força! Você já vê que quando a atividade do cátion é menor que 1, o potencial de redução fica mais negativo que E^\circ — ideia útil para interpretar respostas.

Resposta

-0,301\\ \mathrm{V}

Exercícios relacionados