Encontre o valor do potencial a partir da Equação de Nernst para as seguintes semi-células abaixo:
Passo 1
O enunciado pede para encontrar o potencial elétrico das semi-células usando a equação de Nernst. As informações fornecidas são:
- Semi-reação (como foi escrita no enunciado):
. - Concentrações dadas:
e . - Não foi dada temperatura, portanto vou assumir temperatura padrão de laboratório:
.
Vou calcular:
- O potencial da semi-célula
usando . - Como há também
fornecida, vou calcular também o potencial do par (é uma semi-reação muito usada quando aparecem as duas concentrações), usando e .
Passo 2
Relembrando a equação de Nernst e o que cada símbolo significa (explicação didática):
- A forma geral para uma meia-reação escrita como redução (qualquer reação de redução) é:
e a equação de Nernst, à temperatura
, é
onde:
-
é o potencial da meia-reação nas condições dadas (em volts). -
é o potencial padrão (em volts) da meia-reação (quando todas as atividades são 1). -
é a constante dos gases: . -
é a temperatura absoluta em kelvin. -
é o número de elétrons trocados na meia-reação. -
é a constante de Faraday: . -
é o quociente de reação formado pelas atividades dos produtos sobre reagentes (só aparecem espécies químicas, sólidos e elétrons não entram em ; sólidos têm atividade 1).
Em temperatura ambiente () costuma-se usar a forma com logaritmo decimal (mais prática):
porque
quando
. Essa é uma constante útil para cálculos rápidos.
Passo 3
Cálculo para a semi-reação
.
- Número de elétrons:
. - A atividade do sólido
é , então o quociente de reação é
- A equação de Nernst (usando log base 10) fica
Podemos reescrever usando
:
- O potencial padrão conhecido para a meia-reação
é (referência: dados tabelados).
Passo 4
Aplicando números para
:
- Calcular
. Como ,
- Agora
- Calcule a parcela:
- Portanto
Arredondando para três casas significativas:
.
Passo 5
Interpretação rápida do resultado da semi-célula
:
- Como a concentração de
é menor que , o potencial ficou mais negativo do que (faz sentido: menos íons para reduzir, o potencial de redução diminui).
Passo 6
Cálculo para a semi-reação
(uso essa semi-reação porque o problema forneceu
e
).
- Aqui
. - O quociente de reação (redução escrita como
) é
- A equação de Nernst em forma prática:
- O potencial padrão para
é (tabelado).
Passo 7
Aplicando números com
e
:
- A razão é
. -
. - Então
- Calcule a parcela:
portanto o sinal menos da equação torna-se adição:
Arredondando para três casas significativas:
.
Passo 8
Resumo físico-qualitativo:
- O par
tem potencial positivo e, com (razão ), o potencial ficou um pouco maior que . - O par
ficou mais negativo que devido à baixa concentração de .
Resposta
E
E
E