Enunciado

A análise eletrogravimétrica envolvendo o controle do potencial do cátodo é proposta como meio de separar B i 3 + e S n 2 + em uma solução que é 0,200   m o l   L - 1 em cada um deles e é tamponada a p H   1,50 .

  1. Calcule o potencial teórico do cátodo no início da deposição do íon mais facilmente reduzido.
  2. Calcule a concentração residual da espécie mais facilmente reduzida no início da deposição da espécie menos facilmente reduzível.
  3. Proponha uma faixa (versus ESC), se possível, na qual o potencial do cátodo deveria ser mantido; considere uma concentração residual menor que 10 - 6   m o l   L - 1 como representativa da remoção quantitativa.

Passo 1

Olá galerinha, espero que estejam todos bem! Vamos lá.

Notamos que, com base nos potenciais padrão, o bismuto começará a depositar em voltagens aplicadas mais positivas que o estanho. No item (a) queremos descobrir o potencial teórico do cátodo no início da deposição do íon mais facilmente reduzido. E pelo enunciado temos:

B i 3 + = 0,200   m o l / L ;

[ S n 2 + ] = 0,200   m o l / L .

As meia-reações e os potenciais de eletrodo padrão para o bismuto e o estanho são:

B i 3 + + 3 e - ⇌ B i s                                                         E B i 3 + / B i = + 0,20   V      

S n 2 + + 2 e - ⇌ S n s                                                         E S n 2 + / S n = - 0,136   V

Sendo assim:

E B i 3 + / B i 0 = E 0 - 0,0592 3 ∙ log ⁡ 1 B i 3 +

E B i 3 + / B i 0 = 0,20 - 0,0592 3 ∙ log ⁡ 1 0,200 = + 0,186   V

Passo 2

No item (b) queremos a concentração residual da espécie mais facilmente reduzida no início da deposição da espécie menos facilmente reduzível. Sendo assim, o potencial para o eletrodo de estanho:

E S n 2 + / S n 0 = E 0 - 0,0592 2 ∙ log ⁡ 1 S n 2 + = - 0,136 - 0,0592 2 ∙ log ⁡ 1 0,200

E S n 2 + / S n 0 = - 0,157   V

Queremos descobrir a B i 3 + no início da deposição do estanho, então:

B i 3 + = 1 10 ( E B i 3 + / B i - E S n 2 + / S n 0 ) ∙ 2 0,0592 = 1 10 ( 0,20 - ( - 0,157 ) ) ∙ 2 0,0592

B i 3 + = 9 ∙ 10 - 13   m o l / L

Passo 3

Com base nos potenciais padrão (Passo 1), o bismuto começa a depositar em voltagens aplicadas mais positivas que o estanho. Primeiro iremos calcular o potencial requerido para reduzir a concentração de B i 3 + de sua concentração original ( 10 - 6   m o l / L ). Então:

E B i 3 + / B i 0 = 0,20 - 0,0592 3 ∙ log ⁡ 1 10 - 6 = + 0,082   V

De maneira similar, podemos determinar o potencial no qual o estanho começa a se depositar:

E S n 2 + / S n 0 = - 0,136 - 0,0592 2 ∙ log ⁡ 1 0,200 = - 0,157   V

Convertendo esses valores a potenciais medidos em relação ao eletrodo saturado pela subtração de E E S C :

E B i 3 + / B i 0 = 0,082 - 0,244 = - 0,162   V

E S n 2 + / S n 0 = - 0,157 - 0,244 = - 0,401   V

Esses resultados indicam que o potencial do cátodo deve ser mantido entre - 0,162 e   - 0,401   V , contra o ESC, para depositar B i sem que quantidades apreciáveis de S n sejam depositadas.

Até mais galerinha!

Resposta

  1. E B i 3 + / B i 0 = + 0,186   V .
  2. B i 3 + = 9 ∙ 10 - 13   m o l / L .
  3. E B i 3 + / B i 0 = - 0,162   V ;

E S n 2 + / S n 0 = - 0,401   V .

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