Encontre o valor do potencial a partir da Equação de Nernst para as seguintes semi-células abaixo:
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar o potencial elétrico da semi-célula indicada usando a Equação de Nernst.
Informações fornecidas (peguei diretamente do enunciado):
Informações fornecidas (peguei diretamente do enunciado):
- Reação da semi-célula:
. - Concentração de íons hidrogênio:
. - Pressão parcial do gás hidrogênio:
.
O objetivo final é calcular o potencialdesta meia-célula (em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio).
Passo 2
Apresentando a Equação de Nernst e explicando cada termo. A forma geral da Equação de Nernst (temperatura
em kelvin,
número de elétrons trocados) é:
Definições:
-
: potencial da meia-célula nas condições dadas. -
: potencial padrão da meia-reação (para a reação do eletrodo padrão de hidrogênio ). -
: constante universal dos gases, . -
: temperatura absoluta. Aqui assumimos (25 °C), valor padrão salvo indicação em contrário. -
: número de elétrons trocados na meia-reação. Na reação dada . -
: constante de Faraday, . -
: quociente de reação (atividade dos produtos sobre dos reagentes, com potências conforme coeficientes estequiométricos).
É prático usar a forma com logaritmo decimal em 25 °C:
onde o fator
resulta de
a
. Expliquei de onde vem esse número para você lembrar na prova.
Passo 3
Montar o quociente de reação
para a meia-reação dada. A reação é
logo
Aproximações usuais: a atividade do gás é a sua pressão parcial em atm,
, e a atividade iônica approximada pela concentração molar para soluções diluídas. Usando os dados do enunciado:
Portanto
Passo 4
Substituir na Equação de Nernst. Como
para o eletrodo padrão de hidrogênio e
, temos:
Calculemos passo a passo o logaritmo decimal:
Usando
(valor padrão de tabela):
Passo 5
Agora calcular o produto com o fator:
Multiplicando:
Portanto
Arredondando razoavelmente (três algarismos significativos) dá
Passo 6
Interpretação rápida para a prova (dica prática): como
é muito menor que
(solução diluída) e
, o quociente
ficou muito maior que 1, o que resulta em
negativo em relação ao eletrodo padrão. Em prova, monte sempre
com cuidado (atenção aos expoentes estequiométricos) e use a forma
para cálculos rápidos a 25 °C.