Quando em termoquímica se altera o número de mols de uma substância na equação da reação, suas propriedades (entalpia, entre outras) é alterada por este coeficiente, conforme exemplo abaixo. Mas o mesmo não ocorre em reações da eletroquímica, quando é alterado o coeficiente da reação, o
da reação permanece o mesmo. Por quê?
Passo 1
O enunciado compara duas situações:
- Em termoquímica, quando você multiplica toda a reação por um fator
, a variação de entalpia (e da energia livre ) multiplica por . - Em eletroquímica, se você multiplica toda a reação por
, o potencial-padrão de célula não muda.
O conteúdo aqui é entender por que entalpia e energia livre são propriedades extensivas, enquantoé uma propriedade intensiva.
Passo 2
Definições de propriedade extensiva vs intensiva:
- Propriedade extensiva: depende da quantidade de matéria. Ex.: massa, volume, entalpia
, energia livre . Se eu dobrar a reação , dobro e . - Propriedade intensiva: independe da quantidade de matéria. Ex.: temperatura, pressão, densidade, potencial elétrico. O potencial de célula
é intensivo, não cresce se eu dobrar a quantidade de reagentes.
Passo 3
Relação fundamental entre energia livre padrão e potencial padrão de célula:
em que
é a energia livre de reação padrão,
é o número de elétrons trocados,
é a constante de Faraday,
é o potencial de célula padrão.
Passo 4
Vamos ver o que acontece se multiplicarmos a reação por um fator
:
- A energia livre padrão escala:
. - O número de elétrons na meia-reação também escala:
.
Substituindo em
dividindo ambos os lados por
, obtemos
Ou seja, apesar de
dobrar, como
também dobra, o quociente que define
permanece o mesmo.
Resposta
O potencial-padrão de célula
é uma propriedade intensiva – é dado pela razão
. Ao multiplicar a reação por um coeficiente
, tanto
quanto
escalam por
, de modo que
não se altera.