A seguinte célula foi empregada para determinar
de uma solução
ECS ||
Calcule o
se o potencial fosse
.
ECS ||
Calcule o
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que montamos uma pilha assim:
ECS ∥ SO₄²⁻(x mol L⁻¹), Hg₂SO₄(s) ∣ Hg
e medimos um potencial de +0,537 V. A pergunta é: qual o pSO₄ dessa solução?
Conteúdo: eletroquímica, mais especificamente o uso da equação de Nernst para metter o potencial de um eletrodo não padrão. Vamos precisar:
ECS ∥ SO₄²⁻(x mol L⁻¹), Hg₂SO₄(s) ∣ Hg
e medimos um potencial de +0,537 V. A pergunta é: qual o pSO₄ dessa solução?
Conteúdo: eletroquímica, mais especificamente o uso da equação de Nernst para metter o potencial de um eletrodo não padrão. Vamos precisar:
- Saber o potencial da ECS (eletrodo de calomel saturado), E°(ECS)=+0,2424 V vs SHE.
- Saber o potencial padrão do eletrodo Hg₂SO₄(s)/Hg, E°=+0,610 V vs SHE.
- Equação de Nernst para relacionar E e a atividade (concentração) de SO₄²⁻.
Passo 2
Primeiro, identificamos qual eletrodo é cátodo (redução) e qual é ânodo (oxidação). Na convenção da escrita, o eletrodo da direita é o cátodo. Logo:
E (pilha) = E (cátodo) − E (ânodo)
Como lemos +0,537 V para a pilha e o ânodo é a ECS (E(anodo)=E(ECS)=+0,2424 V), temos
E(cátodo) = E(pilha) + E(ânodo)
E(cátodo) = 0,537 V + 0,2424 V = 0,7794 V
E (pilha) = E (cátodo) − E (ânodo)
Como lemos +0,537 V para a pilha e o ânodo é a ECS (E(anodo)=E(ECS)=+0,2424 V), temos
E(cátodo) = E(pilha) + E(ânodo)
E(cátodo) = 0,537 V + 0,2424 V = 0,7794 V
Passo 3
Agora aplicamos Nernst ao eletrodo de sulfato de mercúrio:
Meia-reação de redução:
Meia-reação de redução:
Como Hg₂SO₄(s) e Hg(l) são fase pura, só entra na expressão de Q a [SO₄²⁻]. A equação de Nernst é:
onde n=2 e
.
Então:
Então:
Passo 4
Substituímos
V e isolamos
:
0,7794 = 0,6100 − 0,02958·log[SO₄²⁻]
⇒ 0,02958·log[SO₄²⁻] = 0,6100 − 0,7794 = −0,1694
⇒ log[SO₄²⁻] = −0,1694 / 0,02958 ≈ −5,726
Logo
0,7794 = 0,6100 − 0,02958·log[SO₄²⁻]
⇒ 0,02958·log[SO₄²⁻] = 0,6100 − 0,7794 = −0,1694
⇒ log[SO₄²⁻] = −0,1694 / 0,02958 ≈ −5,726
Logo
Por fim,
Resposta
pSO₄ ≃ 5,73