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,
.
Parâmetro
Valor
Referência
Para a reação
Potencial de equilíbrio padrão
CRC (1988)
Potencial de equilíbrio 0,6 molar de
Atividade = 0,03372 molar
Calcular
ícorr da reação
molar) para meio de sulfato
Shreir (1977)
Calcular
Calcular
Para a reação
Potencial de equilíbrio padrão
zero
CRC (1988)
Potencial de equilíbrio
Calcular
d) Calcular o potencial de equilíbrio para a reação
a
, considerando pH = 3,0. (Valor: 1,0 ponto)
| Parâmetro | Valor | Referência | ||
| Para a reação
|
||||
| Potencial de equilíbrio padrão |
|
CRC (1988) | ||
|
Calcular | |||
| ícorr da reação |
|
Shreir (1977) | ||
|
|
Calcular | |||
| Calcular | ||||
| Para a reação
|
||||
| Potencial de equilíbrio padrão | zero | CRC (1988) | ||
| Potencial de equilíbrio
|
Calcular | |||
Passo 1
O que o problema pede: calcular o potencial de equilíbrio para a reação
a
considerando
.
Informações fornecidas (e suposições padrão que usamos):
- Potencial padrão de equilíbrio:
(referência para o eletrodo de hidrogénio). - Temperatura:
. -
(logo usamos ). - Supondo gás hidrogénio em condição padrão:
(pressão parcial ).
Passo 2
Apresentando a fórmula que vamos usar (Nernst). A equação de Nernst para uma meação redutora geral é:
onde:
-
é o potencial de equilíbrio nas condições dadas, -
é o potencial padrão (a / ), -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em kelvin, -
é o número de elétrons transferidos na meia-reação (aqui ), -
é a constante de Faraday ( ), -
é o quociente de reação (baseado em atividades).
Vou explicar:
tem unidades de volts; a constante transforma o logaritmo adimensional do quociente de reação em potencial elétrico.
Passo 3
Determinar
para a reação
.
Por definição:
Com a suposição padrão
e usando
, temos
Relação entre pH e atividade de
:
Para
:
Passo 4
Substituir em Nernst e simplificar algebraicamente.
Começamos com
Como
e
, e usando
, obtemos
Usando
, segue
A constante
(note
) em
vale aproximadamente
. Portanto podemos escrever a forma prática:
Para mostrar de onde vem o
: calculei
e multiplicando por
dá
.
Passo 5
Aplicar
na expressão obtida. Temos:
(Deixei a multiplicação explícita aqui; o resultado numérico final aparece apenas na seção de resposta.)
Passo 6
Interpretação curta e incentivo: o potencial negativo significa que, em relação ao eletrodo padrão de hidrogénio, a solução com
apresenta um potencial de redução menor (mais negativo) do que o zero padrão — ou seja, quanto menor o pH, mais positivo seria o potencial; aqui, com pH maior que zero, o potencial fica negativo. Está indo bem — estamos quase lá!