Em uma célula-combustível com metanol, vamos assumir as reações apresentadas ao lado. Escreva a reação global e calcule a variação de Gibbs da reação (água e metanol em fase líquida).
Anode
oxidation
Cathode
Anode
Cathode
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma célula-combustível que usa metanol. A gente precisa escrever a reação global dessas reações no ânodo e cátodo e calcular a variação de Gibbs dessa reação, considerando que a água e o metanol estão na fase líquida. Vamos usar conceitos de eletroquímica e termodinâmica para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as reações individuais que acontecem no ânodo e no cátodo.
-
Ânodo (oxidação):
-
Cátodo (redução):
Essas reações mostram como o metanol é oxidado no ânodo e como o oxigênio é reduzido no cátodo, formando água.
Passo 3
Para encontrar a reação global, a gente precisa somar as duas reações, cancelando os elétrons e os prótons que aparecem nos dois lados.
Vamos escrever as duas reações juntas:
Somando as duas:
Os
e
se cancelam, ficando:
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de Gibbs (
) dessa reação. A variação de Gibbs pode ser calculada usando a equação:
Onde:
-
é o número de elétrons transferidos. -
é a constante de Faraday ( ). -
é a diferença de potencial da célula.
Primeiro, identificamos que na reação do ânodo, são transferidos
. Então,
.
Precisamos saber o potencial de eletrodo da célula (
). Se não for dado, podemos usar tabelas de potenciais padrão ou considerar que a reação está ocorrendo sob condições padrão.
Assumindo que temos o valor de
, substituímos na equação:
Por exemplo, se
:
Resposta
A reação global da célula-combustível é:
A variação de Gibbs dessa reação é
(considerando um potencial de célula de
).