Considere uma pilha galvânica constituída de um eletrodo de prata-cloreto de prata como eletrodo de referência e um fio de platina como eletrodo indicador imerso numa solução contendo Fe^2+ e Fe^3+. Calcule o potencial da pilha se [Fe^2+] /[Fe^3+]= 2,5 times 10^-3.
R -E=0,684 V

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está nos pedindo. Temos uma pilha galvânica formada por dois eletrodos: um eletrodo de prata-cloreto de prata (Ag/AgCl) como eletrodo de referência e um fio de platina (Pt) como eletrodo indicador, que está imerso em uma solução contendo íons Fe^2+ e Fe^3+. Precisamos calcular o potencial da pilha quando a razão das concentrações [Fe^2+] /[Fe^3+]= 2,5 times 10^-3. Para resolver isso, vamos utilizar a teoria das células eletroquímicas e a equação de Nernst.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar as semi-reações de redução envolvidas na pilha. Sabemos que o eletrodo de prata-cloreto de prata tem um potencial padrão conhecido, e vamos focar na reação redox entre Fe^3+ e Fe^2+. A semi-reação para a redução de Fe^3+ para Fe^2+ é:
Fe^3+ + e^- Fe^2+ E^circ = +0,77, V

Passo 3

Como temos um eletrodo de referência Ag/AgCl, precisamos conhecer o potencial padrão desse eletrodo. O potencial padrão para o eletrodo Ag/AgCl em solução saturada de KCl é aproximadamente +0,197, V.

Passo 4

Agora, vamos aplicar a equação de Nernst para a semi-reação de ferro. A equação de Nernst para a reação Fe^3+ + e^- Fe^2+ é:
E = E^circ - 0,0591n log ( [Fe^2+][Fe^3+] )
Onde:
  • E é o potencial da célula.
  • E^circ é o potencial padrão da semi-reação.
  • n é o número de elétrons transferidos (neste caso, n = 1).
  • [Fe^2+] e [Fe^3+] são as concentrações dos íons.

Passo 5

Substituindo os valores conhecidos na equação de Nernst:
E = 0,77, V - 0,05911 log ( 2,5 times 10^-3 )
Calculando o logaritmo:
log ( 2,5 times 10^-3 ) = log 2,5 + log 10^-3 approx 0,39794 - 3 = -2,60206

Passo 6

Substituindo o valor do logaritmo na equação:
E = 0,77, V - 0,0591 times (-2,60206) = 0,77, V + 0,1535, V = 0,9235, V

Passo 7

Agora, para encontrar o potencial da pilha, precisamos considerar a diferença entre o potencial do eletrodo indicador (Pt/Fe) e o eletrodo de referência (Ag/AgCl):
Epilha = EPt/Fe - EAg/AgCl = 0,9235, V - 0,197, V = 0,7265, V

Resposta

O potencial da pilha é aproximadamente 0,7265, V.

Exercícios relacionados