Faça um esboço de um eletrodo de vidro combinado e explique o seu funcionamento (incluindo os potenciais envolvidos).
Passo 1
O enunciado pede um esboço e explicação do funcionamento de um eletrodo de vidro combinado, mostrando os potenciais envolvidos. O conteúdo é de eletroquímica (célula de pH): precisamos entender o potencial da membrana de vidro, o potencial do eletrodo de referência interno (Ag/AgCl) e o potencial de junção líquida.
Passo 2
Aqui vai um esboço esquemático em corte longitudinal (não está em escala):
Solução externa (amostra, pH desconhecido)
──────────────────────────────────────────
\quad\mid
[ Vidro ]
\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad
membrana de vidro seletiva a
\quad\mid
Solução interna (pH conhecido, tipicamente
)
──────────────────────────────────────────
\quad\mid
AgCl\quad \mathrm{Ag}(s) \quad ← eletrodo interno de Ag/AgCl
\quad────\mid
\quad\mid cabo de ligação ao voltímetro
KCl saturado
\quad\mid
Frita porosa (junção iônica)
\quad\mid
──────────────────────────────────────────
Solução externa (amostra)
Passo 3
Potencial na membrana de vidro (
):
A membrana de vidro só deixa passar , originando uma diferença de atividade de prótons entre interior (
) e exterior (
). Pela equação de Nernst:
A membrana de vidro só deixa passar
ou, em função de pH (usando
):
Passo 4
Potencial do eletrodo de referência interno (
):
No interior há a meia‐reação
No interior há a meia‐reação
com potencial
Como a concentração de
interna é fixa (KCl saturado),
é praticamente constante.
Passo 5
Potencial de junção (
):
Na frita porosa ocorre uma leve diferença de mobilidade entre íons ( e C
) entre o interior de KCl saturado e a amostra. Isso gera um pequeno potencial de difusão, geralmente estável e de valor baixo, mas deve ser incluído:
Na frita porosa ocorre uma leve diferença de mobilidade entre íons (
Passo 6
Potencial total medido (
):
Ligando o eletrodo combinado a um voltímetro em relação a um eletrodo de referência externo (ou referenciando internamente), a tensão observada é a soma:
Ligando o eletrodo combinado a um voltímetro em relação a um eletrodo de referência externo (ou referenciando internamente), a tensão observada é a soma:
Rearranjando e juntando constantes, obtemos a equação prática do eletrodo de vidro:
onde
agrupa
,
,
e
.
Resposta
Esquema:
Solução externa (pH desconhecido)
───────────────────────────────
\quad\mid
[ vidro ] \quad ← membrana seletiva a
\quad\mid
Solução interna (pH conhecido)
───────────────────────────────
\quad\mid
AgCl | Ag \quad ← eletrodo de referência interno
\quad\mid
Frita porosa (junção iônica)
\quad\mid
Solução externa (continua)
Funcionamento: