Calcule
e
para as seguintes reações não balanceadas, considerando os menores coeficientes inteiros e a reação a
:
;
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente precisa calcular três coisas para essa reação química: o potencial padrão da célula (
), o potencial real da célula (
) e a variação de energia de Gibbs (
). A matéria aqui envolve eletroquímica, que estuda como as reações químicas envolvem transferência de elétrons. Para resolver, vamos precisar balancear a reação, usar a equação de Nernst para o potencial real e a relação entre
e
.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a reação. A equação não está balanceada:
O alumínio (
) perde 3 elétrons para formar
, e o níquel (
) ganha 2 elétrons para formar
. Para balancear os elétrons, multiplicamos a reação de oxidação por 2 e a de redução por 3:
Somando as duas, temos a reação balanceada:
Passo 3
Agora, vamos calcular o potencial real da célula (
) usando a equação de Nernst:
Onde:
-
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K) -
é a temperatura em Kelvin (25°C = 298 K) -
é o número de elétrons transferidos (6) -
é a constante de Faraday (96485 C/mol) -
é o quociente de reação
Primeiro, calculamos
:
Agora, substituímos na equação de Nernst. Para simplificar, usamos:
Então:
Calculando o logaritmo natural:
Então:
Passo 4
Finalmente, vamos calcular a variação da energia de Gibbs (
) usando a relação:
Substituindo os valores: