Zn / Zn^+2(a=1,24 times 10^-4) / / H^+(a=?) / H2(740 torr) / Pt
Sabendo que o pH da solução em que se encontram os íons H^+ é 5 ? Escreva a reação que ocorre quando a célula produz corrente.
Respostas: E=0,583 V ; Zn(s)+2 H^+=Zn^+2+H2(g)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma célula eletroquímica com zinco (Zn) e íons de hidrogênio (H⁺). O pH da solução é 5. Vamos precisar usar conceitos de potencial de eletrodo e a equação de Nernst para calcular a diferença de potencial da célula. Também vamos escrever a reação química que ocorre quando a célula gera corrente.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que o pH 5 nos diz. O pH é uma medida da concentração de íons H⁺ na solução. A fórmula para encontrar a concentração é:
[H^+] = 10^-pH = 10^-5 , mol/L
Então, a concentração de H⁺ é mol/L.

Passo 3

Agora, vamos identificar as semi-reações de redução e oxidação na célula. Temos o zinco sendo oxidado e os íons H⁺ sendo reduzidos.
A semi-reação de redução do H⁺ é:
2H^+ + 2e^- H2(g)
O potencial padrão de redução para essa reação é Zn(s) Zn^2+ + 2e^- .
Já a semi-reação de oxidação do Zn é:
O potencial padrão de redução para a reação inversa (redução do Zn²⁺) é , então o potencial padrão de oxidação é .

Passo 4

Para calcular o potencial da célula ( E = E^circ - 0,0591n log Q ), usamos a equação de Nernst para levar em conta a concentração dos íons H⁺:
E^circ = E^circcathode - E^circanode = 0, V - (-0,76, V) = +0,76, V
Onde:
  • Q = [Zn^2+][H^+]^2 é a diferença de potenciais padrão das semi-reações.
  • Q = 1,24 times 10^-4(1 times 10^-5)^2 = 1,24 times 10^-41 times 10^-10 = 1,24 times 10^6 é o número de elétrons transferidos (no caso, 2).
  • E = 0,76, V - 0,05912 log (1,24 times 10^6) approx 0,76, V - 0,02955 times 6,093 = 0,76, V - 0,180, V = 0,58, V é o quociente de reação.
Calculando :
Agora, calculando :
Assumindo que , temos:
Aplicando na equação de Nernst:

Resposta

;

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