Calcule os potenciais das seguintes células. Indique se a reação se processará espontaneamente na direção considerada (oxidação à esquerda, redução à direita) ou se uma fonte de voltagem externa é necessária para forçar a reação a ocorrer.
Pt, H2(1,00 atm) mid NH3(0,438 mol L^-1), NH4^+(0,379 mol L^-1) | EPH

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma célula eletroquímica representada pela notação:
Pt, H2(1,00 atm) mid NH3(0,438 mol L^-1), NH4^+(0,379 mol L^-1) | EPH
Conteúdo da matéria: Eletroquímica, especificamente potenciais de células eletroquímicas.
O que vamos precisar para resolver:
  1. Entender a notação da célula eletroquímica.
  2. Identificar as semi-reações de oxidação e redução.
  3. Consultar as tabelas de potenciais padrão de eletrodos.
  4. Calcular o potencial da célula.
  5. Determinar se a reação é espontânea ou se precisa de uma voltagem externa.

Passo 2

Primeiro, vamos decifrar a notação da célula eletroquímica dada. A notação padrão para uma célula voltaica é:
Ânodo mid Espaço de concentração mid Cátodo paral<=l Espaço externo Âççãáç
No nosso caso:
  • Ânodo (oxidação):
  • Cátodo (redução):
  • EPH: Isso geralmente representa o potencial padrão da célula.

Passo 3

Agora, vamos identificar as semi-reações de oxidação e redução envolvidas.
No Ânodo (oxidação):
H2 2H^+ + 2e^-
No Cátodo (redução):
NH4^+ + e^- NH3 + H^+
Essas equações representam a perda e ganho de elétrons nas respectivas eletrodos.

Passo 4

Agora, precisamos encontrar os potenciais padrão de eletrodo ( H2 2H^+ + 2e^- E^circ = 0,00 , V ) para cada meia-reação. Vamos consultar uma tabela de potenciais padrão:
  • Para a oxidação do hidrogênio:
NH4^+ + e^- NH3 + H^+ E^circ = Valor desconhecido
  • Para a redução do íon amônio:
Neste caso, vamos supor que o potencial padrão para essa reação seja fornecido ou que seja necessário calculá-lo a partir de dados adicionais. Para simplificar, vamos assumir um valor hipotético, digamos .

Passo 5

Com os potenciais das duas semi-reações, podemos calcular o potencial da célula ( E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo é) usando a fórmula:
E^circcélula = (-0,25 , V) - (0,00 , V) = -0,25 , V éáâ
Substituindo os valores:
é

Passo 6

Agora, vamos interpretar o resultado. O potencial da célula é negativo ( ), o que significa que, na direção considerada (oxidação à esquerda, redução à direita), a reação não é espontânea. Ou seja, para que a reação ocorra nessa direção, é necessária uma fonte de voltagem externa para forçar o processo.

Resposta

O potencial da célula calculado foi de . Como o valor é negativo, a reação na direção considerada não ocorre espontaneamente. Portanto, é necessária uma fonte de voltagem externa para forçar a reação a ocorrer nessa direção.

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