Calcule a energia livre de Gibbs padrão de reação das seguintes reações de células:
(a)
, Ecélula
(b)
, Ecélula
(a)
(b)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a energia livre de Gibbs padrão de reação para duas reações de células eletroquímicas. Isso envolve entender como a energia se comporta nas reações químicas e usar algumas fórmulas importantes. Vamos precisar saber sobre potencial de célula, número de elétrons transferidos e a constante de Faraday. Bora lá!
Passo 2
Primeiro, vamos focar na parte (a):
O potencial da célula (
) é de +1,08 V.
Passo 3
A energia livre de Gibbs (
) está relacionada ao potencial da célula pela fórmula:
Onde:
-
é o número de mols de elétrons transferidos. -
é a constante de Faraday ( ). -
é o potencial da célula.
Precisamos descobrir o
para a reação.
Passo 4
Vamos identificar as semi-reações de redução e oxidação:
Redução:
Oxidação:
Para balancear os elétrons, multiplicamos as semi-reações pelos coeficientes apropriados:
- Multiplicamos a redução por 2:
- Multiplicamos a oxidação por 3:
Agora, vemos que 3 elétrons estão sendo transferidos no total (
).
Passo 5
Agora, aplicamos a fórmula da energia livre de Gibbs:
Note que
, então as unidades ficam em Joules (
).
Passo 6
Calculando:
Passo 7
Agora, vamos para a parte (b):
O potencial da célula (
) é de -1,29 V.
Passo 8
Usaremos a mesma fórmula:
Precisamos determinar o
para essa reação.
Passo 9
Vamos identificar as semi-reações:
Redução (Cr):
Oxidação (Fe):
Para balancear os elétrons, vemos que:
- 6 elétrons são necessários para a redução do cromo.
- Portanto, precisamos de 6 mols de ferro para balancear:
Então, o número de elétrons transferidos é 6 (
).
Passo 10
Aplicando a fórmula:
Note que o potencial é negativo, o que indica que a reação não é espontânea da maneira escrita.
Passo 11
Calculando:
Resposta
A energia livre de Gibbs padrão de reação para a parte (b) é aproximadamente +746,4 kJ/mol.