Considere um eletrodo de hidrogênio em
a
operando a 1,45 bar. Estime a mudança no potencial do eletrodo quando a solução é alterada de
para
. Utilize a aproximação de uma solução ideal.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um eletrodo de hidrogênio em uma solução de HBr a 25°C e 1,45 bar. A questão pede para estimar a mudança no potencial desse eletrodo quando a concentração da solução muda de
para
. Para resolver isso, vamos usar a Equação de Nernst, que relaciona o potencial do eletrodo com as condições da solução. Vamos precisar entender essa equação e como aplicá-la na mudança de concentração.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a Equação de Nernst:
Onde:
-
é o potencial do eletrodo. -
é o potencial padrão do eletrodo. -
é a constante dos gases ( ). -
é a temperatura em Kelvin. -
é o número de elétrons transferidos na reação. -
é a constante de Faraday ( ). -
é o quociente de reação, que depende das concentrações dos reagentes e produtos.
Passo 3
No eletrodo de hidrogênio, a reação envolvida é:
Aqui,
(número de elétrons transferidos). O quociente de reação
para essa reação é:
Onde
é a pressão do hidrogênio e
é a concentração de íons hidrogênio.
Passo 4
Como a temperatura é
, precisamos convertê-la para Kelvin:
Também sabemos que a pressão do hidrogênio
é
.
Passo 5
Vamos calcular o potencial inicial
com a concentração
:
Primeiro, converter
para
:
Substituindo na Equação de Nernst:
Passo 6
Fazendo o mesmo para a concentração
:
Então,
Passo 7
Para achar a mudança no potencial
, subtraímos
de
:
Passo 8
Agora, substituímos os valores numéricos:
Calculando:
Resposta
A mudança no potencial do eletrodo é de aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Calcule a força iônica de uma solução
de KCl (aq) e 0,30
de CuSO4(aq).
No processo Haber de produção de amônia,
para a reação
a 500 K . Se um reator for carregado com pressões parciais de 0,020 bar de
e 0,020 bar de
, qual será a pressão parcial de equilíbrio dos componentes?
a) Faça a divisão de uma célula voltaica em suas semirreações, de maneira que a reação global seja Mn(s) +
.
Calcule o potencial para o par
a partir dos potencias dos eletrodos abaixo: