Um componente de aço de baixo carbono está imerso em uma solução ácida onde a atividade (concentração efetiva) de íons de ferro (
) é de
a
. Verifique na tabela o potencial padrão de redução do ferro e calcule o potencial eletroquímico de equilíbrio (
) deste eletrodo.
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (lista clara do que temos e do que é pedido):
- Dado: a atividade (concentração efetiva) de íons ferro
é à . - Pedido 1: verificar na tabela o potencial padrão de redução do ferro (meia-reação
). - Pedido 2: calcular o potencial eletroquímico de equilíbrio
desse eletrodo nas condições dadas.
Informação obtida na tabela (valor padrão que foi consultado):
-
para é (referência: tabela de potenciais padrão).
Passo 2
Entendendo a equação que vamos usar (Nernst) — aula rápida e informal:
- Para uma meia-reação de redução geral
o potencial da meia-célula à temperatura
é dado pela equação de Nernst:
onde:
-
é o potencial do eletrodo nas condições reais (volt). -
é o potencial padrão da meia-reação (volt), obtido na tabela. -
é a constante universal dos gases, . -
é a temperatura absoluta em kelvin ( ). -
é o número de elétrons trocados na meia-reação (aqui ). -
é a constante de Faraday, . -
é o quociente de reação escrito em termos de atividades dos produtos e reagentes.
Para a meia-reação de redução do ferro:
o quociente de reação é
Como o ferro sólido tem atividade
, obtemos
Também é prático usar a forma da Nernst com logaritmo decimal à
:
pois
a
. Vou usar essa forma porque simplifica os cálculos de cabeça.
Passo 3
Aplicando os dados ao formulário:
- Temos
. - Então
- Logo
- Com
e , a equação de Nernst em base 10 dá
Passo 4
Fazendo a conta numérica (passo a passo):
Portanto
Arredondando razoavelmente (três algarismos significativos) temos
.
Passo 5
Interpretação curta (para fixar a intuição):
- Como a atividade de
é pequena ( ), o quociente é grande e o termo de correção na Nernst é positivo subtraído de , tornando mais negativo que . Em palavras simples: com pouca espécie oxidada em solução, a tendência à redução (ganho de elétrons) é menor, logo o potencial de redução do eletrodo fica mais negativo.