Admitindo fluxo de corrente desprezível, qual o potencial de catodo (contra EPH) necessário para reduzir 99,99% do Cd(II) presente em uma solução de Cd(II) 0,1 M em amônia 1,0 M? Considere as reações a seguir e suponha que praticamente todo o Cd(II) se encontre na forma de
Passo 1
Beleza, vamos traduzir o que está sendo pedido aqui. Temos uma solução contendo íons de Cd(II) a uma concentração de 0,1 M em meio com amônia a 1,0 M. Queremos descobrir qual o potencial de cátodo necessário para reduzir 99,99% desse Cd(II) na forma de
. Vamos usar os conceitos de equilíbrio químico e eletroquímica para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a concentração final de Cd(II) que queremos alcançar após a redução de 99,99%. Isso significa que restará apenas 0,01% do Cd(II) original.
Passo 3
Sabemos que o Cd(II) está na forma de complexo
. A constante de formação desse complexo é dada por
. A reação de formação do complexo é:
Podemos relacionar as concentrações usando a constante de formaç��o:
Passo 4
Nos vamos precisar saber a concentração de
após a redução. Como quase todo o Cd(II) está nesse complexo inicialmente, podemos assumir que a concentração de
antes da redução é aproximadamente 0,1 M.
Após a redução de 99,99%, a concentração de
será:
Passo 5
Agora, usando a expressão da constante de formação, podemos encontrar a nova concentração de
:
Passo 6
Com a concentração final de
conhecida, podemos utilizar a equação de Nernst para determinar o potencial do cátodo necessário para a redução. A reação de redução é:
A equação de Nernst é:
onde:
-
-
(número de elétrons transferidos) -
Passo 7
Substituindo os valores na equação de Nernst:
Calculando o logaritmo:
Agora, substituindo:
Resposta
O potencial de cátodo necessário para reduzir 99,99% do Cd(II) presente na solução é aproximadamente
.