Enunciado

Examine novamente a questão proposta no Exercício 13.51 imaginando, porém, que um eletrodo de calomelano saturado (a solução é saturada com K C l em vez de ter C l - =   1,00   m o l . L - 1 ) substitui o eletrodo padrão de calomelano. Como essa mudança afetaria as respostas do Exercício 13.51? A solubilidade do K C l é de 35   g . 100   m L   d e   H 2 O - 1 .

Passo 1

Bora começar mais umaa!

Antes vamos lembrar que o eletrodo padrão de calomelano é composto por H g 2 C l 2 /   H g , C l - , uma meia reação que vai fazer parzinho com o eletrodo de hidrogênio, o que vimos no Exercício anterior, certo?

Lembrando que espécies com potencial mais positivo (ou menos negativo) sofrem redução enquanto espécies com potencial menos positivo (mais negativo) sofrem oxidação nas reações espontâneas, vamos olhar para os potenciais dos eletrodos e decidir quem é quem:

E 0 H g 2 C l 2 / H g , C l - = + 0,27   V

E 0 ( H + / H 2 ) = 0    

Então o eletrodo do hidrogênio vai oxidar, enquanto o potencial padrão de calomelano se reduz:

C a t o d o :     H g 2 C l 2 + 2 e - → 2 H g + 2 C l -                           E 0 = + 0,27   V

A n o d o : H 2 → 2 H + + 2 e -                                                                                     E 0 = 0   V

Se o potencial padrão da célula é:

E 0 c é l u l a = E 0 C - E 0 A

Substituindo:

E 0 c é l u l a = + 0,27 - 0 = + 0,27   V

Passo 2

Agora, o eletrodo de calomelano padrão é usado como eletrodo de calomelano saturado.

Nestes casos, o potencial de redução padrão é determinado pelo produto de solubilidade, aqui do KCl.

Então o que faremos aqui é determinar a constante de solubilidade para assim podermos calcular o potencial do hidrogênio.

Para começar precisamos saber que:

S o l u b i l i d a d e = M a s s a V o l u m e × M a s s a   M o l a r

Se:

M a s s a = 35   g

V o l u m e = 100   m L × 1   L 10 3   m L = 0,1   L

M a s s a   M o l a r = 74,55 g m o l

Substituindo:

S o l u b i l i d a d e = 35   g 0,1   L × 74,55 g m o l = 4,7 m o l L

Na equação da solubilidade:

O nosso produto de solubilidade ficará assim:

K = K + C l -

Já temos a concentração e agora é só substituir:

K = 4,7 4,7 = 22

E par determinar o potencial padrão basta usarmos a equação:

ln ⁡ K = n F E 0 R T

Ou melhor:

ln ⁡ K = n E 0 0,025693   V

Isolamos E 0 :

E 0 = 0,025693   V n ln ⁡ K

Nesta reação de KCl temos apenas um elétron sendo trocado, então:

n = 1

Substituindo:

E 0 = 0,025693   V 1 ln ⁡ 22 = 0,080   V

Concluindo que para o calomelano saturado o potencial padrão será de 0,080 V.

Lembrando da equação do passo 1:

E 0 c é l u l a = E 0 C - E 0 A

Isolamos o eletrodo do anodo, que é referente ao hidrogênio:

E 0 A = E 0 C - E 0 c é l u l a

E lembrando que o eletrodo do catodo é o calomelano saturado

E 0 A = 0,08   V - 0,27 V = - 0,19   V

Então o potencial padrão do hidrogênio neste caso será -0,19 V!!

Passo 3

Na letra b faremos a mesma coisa, mas agora para o C u 2 + / C u .

E 0 H g 2 C l 2 / H g , C l - = + 0,27   V

E 0 ( C u 2 + / C u ) = + 0,34   V    

Então o eletrodo do calomelano vai reduzir, enquanto o potencial padrão de cobre se oxida:

C a t o d o :     C u + + 2 e - → C u                                                                                           E 0 = + 0 , 34   V

A n o d o : 2 H g + 2 C l - → H g 2 C l 2 + 2 e -                                             E 0 = + 0,27   V

Se o potencial padrão da célula é:

E 0 c é l u l a = E 0 C - E 0 A

Substituindo:

E 0 c é l u l a = + 0 , 34 - 0 , 27 = + 0 , 0 7   V

Já sabemos que o potencial do eletrodo calomelano saturado vale 0,08 V, basta substituirmos na equação do Passo 2:

E 0 A = 0,0 7   V - 0,08 V = - 0 , 01   V

Então o potencial padrão do cobre neste caso será -0,01 V!!

É isso aí, terminamos mais uma!

Resposta

  1. - 0,19   V ;
  2. - 0,01   V .
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