- Suponha que uma pilha galvânica utilize as meias-reações vistas a seguir:
Calcule o potencial da pilha quando
e
. A temperatura é 298 K .
Passo 1
O enunciado nos dá as duas meias-reações (com potenciais de redução padrão) e pede o potencial da pilha nas concentrações e temperatura fornecidas. Informações fornecidas:
- Meias-reações (redução) e seus potenciais padrão:
-
, . -
, .
-
- Concentrações:
e . - Temperatura:
. - O que é pedido: calcular o potencial da pilha
nas condições dadas.
Passo 2
Decidir qual meia-reação será reduzida (cátodo) e qual será oxidada (ânodo) usando os potenciais de redução padrão: a meia-reação com potencial de redução mais positivo é a que tende a ocorrer como redução (cátodo). Comparando:
Como
, a meia-reação do níquel será o cátodo (redução) e a do cromo será o ânodo (oxidação). O potencial padrão da pilha é dado por
Calculemos:
Passo 3
Escrever a reação global balanceada e determinar
(número total de elétrons trocados):
- Meia-reação Ni (redução):
. - Meia-reação Cr (redução dada), mas no processo real o cr será oxidado, então usaremos a inversa:
.
Para cancelar elétrons, multiplicar a meia-reação do níquel por
(fornece
) e a do cromo por
(produz
). Assim:
Somando:
O número total de elétrons trocados é
.
Passo 4
Escrever a equação de Nernst e explicar suas partes. A equação de Nernst na forma prática (base 10, a
) é
onde:
-
é o potencial da pilha nas condições dadas. -
é o potencial padrão da pilha (calculado no passo 2). -
é o número de elétrons trocados na reação total ( ). -
é o quociente de reação (produtos sobre reagentes, nas concentrações molares, excluindo sólidos).
A constantevem de avaliando , e .
Passo 5
Determinar o quociente de reação
para
Como sólidos não entram em
,
Agora inserir as concentrações dadas (pegando esses valores do enunciado):
Calculemos
:
Passo 6
Calcular
e aplicar Nernst:
Agora aplicar a equação de Nernst com
e
:
Calculemos o termo de correção:
Portanto
Passo 7
Arredondamento e interpretação final: com as cifras significativas dos dados (concentrações dadas com dois algarismos significativos e
com dois decimais), é razoável apresentar
com três casas decimais:
Isso significa que, nas condições dadas, a pilha tem potencial positivo, ou seja, a reação espontânea como escrita (níquel reduzindo e cromo oxidando) é favorecida.