Calcule
, E e G (energia livre de Gibbs) para a seguinte reação de célula:
. Dados:
Resp:
e
Resp:
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me enviou uma reação de célula eletroquímica e quer calcular três coisas: o potencial padrão da célula (
), o potencial da célula nas condições dadas (
) e a variação de energia livre de Gibbs (
). Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre potenciais de eletrodo, a equação de Nernst e a relação entre
e o potencial da célula. Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas semi-reações envolvidas nessa reação de célula. Temos:
Aqui, o magnésio está sendo oxidado (perde elétrons) e o estanho está sendo reduzido (ganha elétrons). Para encontrar o potencial padrão da célula (
), precisamos dos potenciais padrão de redução para cada semi-reação.
Passo 3
Vamos buscar os valores padrão de potenciais de redução (
) nas tabelas de eletroquímica:
-
Para a redução de
para : -
Para a redução de
para :
Mas atenção! Na nossa reação, o magnésio está sendo oxidado, então precisamos inverter o sinal do potencial de redução para a semi-reação do magnésio.
Passo 4
Calculando o potencial padrão da célula (
):
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução (estanho) e o ânodo é onde ocorre a oxidação (magnésio). Então:
A pequena diferença com o valor fornecido é devido a arredondamentos nas tabelas.
Passo 5
Agora, vamos calcular o potencial da célula nas condições dadas (
) usando a equação de Nernst:
Onde:
-
é o número de elétrons transferidos (2 neste caso). -
é o quociente de reação, que para a nossa reação é .
Primeiro, calculamos
:
Passo 6
Substituindo os valores na equação de Nernst:
Calculando o logaritmo:
Então:
Arredondando, temos
.
Passo 7
Por fim, vamos calcular a variação de energia livre de Gibbs (
) usando a relação:
Onde:
-
elétrons, -
(constante de Faraday), -
.
Calculando:
Arredondando,
.