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.
Pb mid PbI2 (sat), I^-(0,0120 mol L^-1) | Hg^2+(4,59 times 10^-3 mol L^-1) | Hg

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para calcular o potencial de uma célula eletroquímica específica e descobrir se a reação ocorre sozinha ou se precisa de uma força externa. Vamos usar conceitos de eletrônica e química, principalmente sobre potenciais de eletrodo e a direção das reações de oxidação e redução.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar as duas semi-reações envolvidas na célula. Temos de um eletrodo de chumbo (Pb) em contato com iodeto de chumbo (PbI₂) saturado e íons iodeto ( ) à esquerda. À direita, temos íons mercúrio ( ) em solução e um eletrodo de mercúrio metálico (Hg).

Passo 3

Agora, vamos escrever as semi-reações de redução para cada eletrodo:
Para o eletrodo de chumbo:
PbI2(s) + 2e^- rightarrow Pb(s) + 2I^-(aq)
Para o eletrodo de mercúrio:
Hg^2+(aq) + 2e^- rightarrow Hg(l)

Passo 4

Em seguida, vamos procurar os potenciais padrão de redução ( ) para cada meia-reação. Supondo que:
  • para a redução do seja, por exemplo, +0,85 V.
  • para a redução do seja aproximadamente -0,13 V.
(Nota: Os valores reais podem variar e devem ser confirmados em uma tabela de potenciais padrão.)

Passo 5

Agora, identificamos qual eletrodo vai ser o cátodo (redução) e qual será o ânodo (oxidação). O eletrodo com o potencial de redução mais positivo atua como cátodo, e o outro será o ânodo.
Aqui, Hg²⁺/Hg tem e PbI₂/Pb tem . Então, Hg será o cátodo e Pb o ânodo.

Passo 6

Calculamos o potencial da célula ( E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo é) usando a fórmula:
E^circcélula = 0,85 , V - (-0,13 , V) = 0,98 , V éáâ
é

Passo 7

Agora, aplicamos a equação de Nernst para levar em conta as concentrações dos íons:
Ecélula = E^circcélula - 0,0592n log Q éé
Onde:
  • Q = (0,0120)^24,59 times 10^-3 = 0,0001440,00459 approx 0,0314 (número de elétrons transferidos)
  • Ecélula = 0,98 , V - 0,05922 log(0,0314) é o quociente de reação: Ecélula = 0,98 , V - 0,0296 times (-1,503)
Substituindo os valores:
Ecélula = 0,98 , V + 0,0445 , V
Então:
Ecélula approx 1,0245 , V é
é
é
é

Resposta

O potencial da célula é aproximadamente 1,02 V. Como esse valor é positivo, a reação ocorre espontaneamente na direção considerada, com oxidação no eletrodo de chumbo e redução no eletrodo de mercúrio.

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