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 valor de (o potencial padrão da célula) e o (variação da energia livre de Gibbs) para a célula eletroquímica descrita. Para isso, vamos usar conceitos de potenciais padrão de eletrodo e a relação entre e . Vamos precisar das tabelas de potenciais de redução padrão e das fórmulas que relacionam esses valores.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações dos eletrodos da célula. A célula é composta por alumínio sólido () e hidrogênio gasoso ().
A meia-célula de redução para o hidrogênio é:
O potencial padrão dessa reação () é 0 V.
Para o alumínio, a meia-célula de oxidação (já que o alumínio é o agente redutor aqui) é:
O potencial padrão de redução para é V. Como essa reação está ocorrendo no sentido da oxidação, vamos inverter o sinal:
Passo 3
Agora, vamos calcular o potencial padrão da célula () usando a diferença entre os potenciais dos eletrodos:
áâ
Aqui, o ânodo é onde ocorre a oxidação (alumínio) e o cátodo é onde ocorre a redução (hidrogênio).
Então:
Passo 4
Com o conhecido, podemos calcular a variação da energia livre de Gibbs () usando a fórmula:
Onde:
é o número de mols de elétrons transferidos na reação
é a constante de Faraday ()
é o potencial padrão da célula
Na reação de alumínio:
São transferidos 3 mols de elétrons, então .
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Lembrando que , então a unidade de será em joules.
Calculando:
Resposta
O potencial padrão da célula () é de 1,66 V e a variação da energia livre de Gibbs () é aproximadamente -480 kJ.