Considere a pilha
, para a qual a reação da pilha é:
A
e com a molalidade da solução aquosa de
de
, determine: Quociente de reação em função das atividades das substâncias (coeficiente médio de atividade e molalidade).
Passo 1
Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma pilha eletroquímica com a seguinte reação:
O conteúdo que vamos usar aqui é o Quociente de Reação (Q), que nos ajuda a entender a direção que a reação vai seguir para atingir o equilíbrio. Para calcular Q, precisamos considerar as atividades das substâncias envolvidas. As atividades levam em conta tanto a concentração das espécies químicas quanto suas interações no meio.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a fórmula do Quociente de Reação (Q):
Onde
representa a atividade de cada substância. Para a nossa reação:
Agora, vamos analisar cada atividade:
-
Sólidos puros (Ag e AgCl): A atividade de sólidos puros é sempre 1, porque sua concentração não muda no equilíbrio.
-
Gases (H₂): A atividade de um gás é relacionada à sua pressão. Usamos a pressão parcial
do gás dividido pela pressão padrão : -
Soluções aquosas (HCl): A atividade de HCl na solução é o produto do coeficiente médio de atividade
e a molalidade :
Passo 3
Agora, substituímos essas atividades na expressão do Q:
Simplificando a expressão:
Isso pode ser reescrito como:
Resposta
O Quociente de Reação
em função das atividades das substâncias é dado por:
Onde:
-
é o coeficiente médio de atividade do HCl. -
é a molalidade da solução de HCl ( ). -
é a pressão padrão. -
é a pressão parcial do .