Sabendo que o pH da solução em que se encontram os íons
é 5 ? Escreva a reação que ocorre quando a célula produz corrente.
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:
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:
O potencial padrão de redução para essa reação é
.
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 (
), usamos a equação de Nernst para levar em conta a concentração dos íons H⁺:
Onde:
-
é a diferença de potenciais padrão das semi-reações. -
é o número de elétrons transferidos (no caso, 2). -
é o quociente de reação.
Calculando
:
Agora, calculando
:
Assumindo que
, temos:
Aplicando na equação de Nernst: