Considere a seguinte célula eletroquímica:
ECS
Eletrodo de vidro
(onde ECS = Eletrodo de Calomelano Saturado)
O potencial desta célula apresentou o valor de
para uma solução tampão de
. A mesma célula quando usada nas amostras A e B apresentou os valores de potencial
e
, respectivamente. Qual é o pH e a atividade de íons
em cada uma das amostras?
ECS
(onde ECS = Eletrodo de Calomelano Saturado)
O potencial desta célula apresentou o valor de
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma célula eletroquímica composta pelo Eletrodo de Calomelano Saturado (ECS) e um eletrodo de vidro, junto com uma solução de íons hidrogênio (
). A célula mostrou certos potenciais elétricos em diferentes condições: uma solução tampão com pH 4,006, e duas amostras A e B com potenciais de
e
, respectivamente. Nosso objetivo é determinar o pH e a atividade dos íons
em cada uma dessas amostras. Para isso, vamos usar a teoria das células eletroquímicas e a equação de Nernst.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a equação de Nernst, que relaciona o potencial elétrico de uma célula eletroquímica com as concentrações (ou atividades) dos íons envolvidos. A equação de Nernst é dada por:
No nosso caso, estamos lidando com íons
, e como estamos considerando atividade ao invés de concentração, a equação fica:
Aqui,
é o potencial medido da célula,
é o potencial padrão da célula, e
é a atividade dos íons hidrogênio.
Passo 3
Vamos usar a solução tampão como referência para encontrar o potencial padrão
. Sabemos que para a solução tampão com pH 4,006, o potencial
é
. Sabemos que o pH está relacionado à atividade dos íons hidrogênio pela equação:
Então, para a solução tampão:
Substituindo na equação de Nernst:
Como
, temos:
Passo 4
Agora que temos o potencial padrão
, podemos usar a equação de Nernst para encontrar a atividade dos íons
nas amostras A e B.
Para a amostra A, onde
:
O pH é então:
Para a amostra B, onde
:
O pH é então:
Resposta
Para a amostra A, o pH é aproximadamente 4,37 e a atividade de íons
é aproximadamente
. Para a amostra B, o pH é aproximadamente 2,42 e a atividade de íons
é aproximadamente
.