Calcule De e De para as seguintes reações não balanceadas, considerando os menores coeficientes inteiros e a reação a 25^circ C :
a) Al(s)+Ni^2+ (aq)(0,800 mol L^-1) Al^3+ (aq)(0,0200 mol L^-1)+Nis) De;
b) Ni(s)+Sn^2+ ( aq) (1,10 mol L^-1) Ni^2+ (aq)(0,0100 mol L^-1)+Sn(s)
c) Zn(s)+Cu^+ (aq)(0,0500 mol L^-1) Zn^2+ (aq)(0,0100 mol L^-1)+Cu(s)

Passo 1

Beleza, vamos resolver um exercício de eletroquímica juntos! A gente vai calcular três coisas para cada reação: a diferença de potencial padrão ( De), a diferença de potencial real ( De) e a variação da energia livre ( De). Para isso, vamos precisar entender sobre reações redox, potenciais de eletrodo e a relação entre essas grandezas. Vamos resolver a parte b do exercício:
Ni(s) + Sn^2+(aq)(1,10 , mol , L^-1) Ni^2+(aq)(0,0100 , mol , L^-1) + Sn(s)

Passo 2

Primeiro, precisamos balancear a reação. Olhando os íons de níquel ( Ni) e estanho ( Sn), vemos que o níquel sólido ( Ni(s)) está sendo oxidado a Ni^2+, e o estanho ( Sn^2+) está sendo reduzido a Sn(s).
A equação balanceada fica:
Ni(s) + Sn^2+(aq) Ni^2+(aq) + Sn(s)

Passo 3

Agora, vamos encontrar os potenciais padrão de redução ( E^0reduçãoçã) para cada meia-reação. Esses valores geralmente estão em tabelas de eletroquímica:
  • Para Ni^2+ + 2e^- Ni, E^0 = -0,25 , V
  • Para Sn^2+ + 2e^- Sn, E^0 = -0,14 , V

Passo 4

A diferença de potencial padrão da reação completa ( De) é a diferença entre o potencial do cátodo e o ânodo:
Deáâ
Aqui, o cátodo é a redução de Sn^2+ e o ânodo é a oxidação de Ni (invertemos o sinal do potencial de redução para a oxidação).
Então:
De

Passo 5

Para encontrar a diferença de potencial real ( De), usamos a equação de Nernst:
De
Onde:
  • n é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2).
  • Q é o quociente de reação, que é [Ni^2+][Sn^2+] = 0,01001,10 = 0,00909
Substituindo os valores:
De
Calculando o logaritmo:
log (0,00909) approx -2,0414
Então:
De
De
De
De

Passo 6

Agora, vamos calcular a variação da energia livre ( De). A relação entre De e a diferença de potencial é dada por:
De
Onde:
  • n = 2 elétrons
  • F = 96485 , C/mol (constante de Faraday)
  • De
Substituindo os valores:
De
De
De
De
De

Resposta

Para a reação b:
  • De
  • De
  • De

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