Um dos eletrodos de uma célula eletroquímica construída é um pedaço de metal cobre imerso em uma solução de
, e o outro eletrodo é uma peça de metal de prata imersa em uma solução aquosa contendo
. Dados Potenciais-padrão de redução:
Qual é o valor do potencial (
, volts) aproximado (a
) com base nas concentrações das substâncias químicas especificadas nessa célula?
Qual é o valor do potencial (
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de eletroquímica juntos! A gente tem uma célula eletroquímica com dois eletrodos: um de cobre imerso em uma solução de
0,005 mol/L e outro de prata imerso em uma solução de
0,235 mol/L. Queremos descobrir o potencial da célula a 25°C com base nas concentrações dessas soluções. Para isso, vamos precisar usar os potenciais-padrão de redução e a equação de Nernst.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar qual eletrodo vai funcionar como ânodo e qual como cátodo. Os potenciais-padrão de redução nos dizem qual metal tem maior tendência a ganhar elétrons (ser reduzido). Aqui, a prata tem um potencial de +0,799 V e o cobre +0,339 V. Como a prata tem um potencial maior, ela vai ser o cátodo (local de redução) e o cobre será o ânodo (local de oxidação).
Passo 3
Agora, vamos escrever as meias-reações de cada eletrodo:
-
Ônodo (Cobre):Aqui, o cobre metálico perde elétrons e se dissolve na solução.
-
Cátodo (Prata):A prata íon ganha elétrons e se deposita como prata metálica.
Passo 4
Vamos calcular o potencial padrão da célula (
) usando a diferença entre os potenciais de redução:
Passo 5
Para levar em conta as concentrações das soluções, vamos usar a Equação de Nernst:
Onde:
-
é o potencial da célula nas condições atuais. -
é o potencial padrão da célula. -
é o número de elétrons transferidos na reação (aqui, 2 elétrons). -
é o quociente de reação, que considera as concentrações dos íons.
Passo 6
Vamos determinar o quociente de reação (
). A reação global da célula é:
Então,
Passo 7
Agora, aplicamos a Equação de Nernst com os valores encontrados:
Calculando o termo:
Então,
Resposta
O potencial aproximado da célula é de 0,491 V.