Calcule o valor de e o para cada uma das seguintes células a
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o potencial de célula padrão (varepsilon^circ) e a variação de energia livre de Gibbs (De) para a célula eletroquímica dada:
Zn(s)|Zn^2+ ( aq )||I^-(aq)| I2(aq) mid Pt(s)
Pra isso, vamos usar conceitos de potenciais de eletrodo padrão e termodinâmica das reações eletroquímicas. Precisamos conhecer os potenciais de redução das semirreações envolvidas e entender como eles se combinam na célula.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas semirreações que ocorrem na célula:
Oxidação (ânodo): O zinco metálico (Zn(s)) perde elétrons para formar íons de zinco (Zn^2+(aq)).
Zn(s) Zn^2+(aq) + 2 e^-
Redução (cátodo): O iodo (I2(aq)) ganha elétrons para formar íons iodeto (I^-(aq)).
I2(aq) + 2 e^- 2 I^-(aq)
Passo 3
Agora, vamos buscar os potenciais de redução padrão (E^circ) para cada semirreação:
Redução do Zinco:
Zn^2+ + 2 e^- Zn(s) E^circ = -0,76, V
Redução do Iodo:
I2 + 2 e^- 2 I^- E^circ = +0,54, V
Passo 4
Identificamos qual semirreação será o ânodo e qual será o cátodo:
Ânodo (oxidação): A semirreação do zinco vai ao contrário da redução, então:
Zn(s) Zn^2+ + 2 e^- E^circox = +0,76, V
Cátodo (redução): A semirreação do iodo permanece como está:
I2 + 2 e^- 2 I^- E^circred = +0,54, V
Passo 5
Para encontrar o potencial da célula (varepsilon^circ), usamos a fórmula:
varepsilon^circ = E^circcátodo - E^circânodo áâ
Substituindo os valores:
varepsilon^circ = +0,54, V - (-0,76, V) = +1,30, V
Passo 6
Agora, vamos calcular a variação de energia livre de Gibbs (De) usando a relação entre De e o potencial da célula:
De
Onde:
n = número de elétrons transferidos = 2
F = constante de Faraday = 96485 C/mol
varepsilon^circ = potencial da célula = +1,30 V
Calculando:
De
Convertendo para quilojoules por mol:
De
Resposta
O potencial padrão da célula (varepsilon^circ) é de +1,30 V e a variação de energia livre de Gibbs (De) é de aproximadamente -250,8 kJ/mol.