Qual o
e a K a 298 K para a reação da célula:
? (R:-212,5 kJ/mol e
)
Passo 1
O enunciado pede dois valores para a reação
- o valor de
(energia livre de Gibbs padrão) a ; 2) a constante de equilíbrio a .\n
Informações relevantes que usarei (valores de tabelas padrão):\n
(redução)\n
(redução)\n
constante de Faraday:\n
constante dos gases:\n
temperatura:\n
A reação envolve troca deelétrons que vamos identificar nos próximos passos.
Passo 2
Identificar os semireações e o número de elétrons trocados.\n
Semireações (forma de redução):
Semireações (forma de redução):
Da equação nota-se que cada semicélula envolve
elétrons, logo o número de elétrons transferidos é
Passo 3
Calcular a força eletromotriz padrão da célula
.\n
Regra prática: a célula é formada pelo agente que é reduzido como cátodo ( ) e o agente que é oxidado como ânodo (
). O potencial padrão da célula é
Regra prática: a célula é formada pelo agente que é reduzido como cátodo (
Substituindo os valores da tabela:
(Esse é o potencial padrão da célula para a reação dada, positivo indicando espontaneidade no sentido escrito.)
Passo 4
Calcular
a partir de
.\n
Fórmula usada: a relação entre energia livre padrão e a força eletromotriz padrão é
Fórmula usada: a relação entre energia livre padrão e a força eletromotriz padrão é
Explicação das grandezas:
é a variação de energia livre padrão por mol de reação;
é o número de elétrons trocados por mol de reação;
é a constante de Faraday (carga de 1 mol de elétrons em coulombs);
é o potencial padrão em volts (1 V = 1 J/C).\n
Substituindo:
Substituindo:
Cálculo passo a passo:
Logo
(Arredondei para uma casa decimal por consistência com os dados dados.)
Passo 5
Calcular a constante de equilíbrio
a
.\n
Fórmula usada: relação entre e
Fórmula usada: relação entre
Isolando
:
Como
é negativo,
é positivo, levando a
grande e positivo.\n
Substituindo os valores (usar em joules):
Substituindo os valores (usar
Calcule o denominador:
Agora
Passando para
:
(Como checagem rápida, existe uma forma prática via base 10:
a
, que dá um valor semelhante.)
Passo 6
Interpretação breve e incentivo.\n
O resultado indica que a reação é fortemente espontânea no sentido escrito sob condições padrão; a constante de equilíbrio enorme
confirma que, em equilíbrio padrão, a mistura estará praticamente totalmente deslocada para os produtos. Você está indo bem — esse problema é padrão em eletroquímica e os passos-chave são identificar
, determinar
, usar
e depois
.
O resultado