Considere a seguinte célula galvânica operando a 298 K sob condições não padrão.
Determine: o pH do compartimento do ânodo.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício sobre células galvânicas. A gente vai precisar entender um pouco de eletroquímica, especialmente sobre potenciais de eletrodo e como calcular o pH em condições não padrão. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semirreações que estão ocorrendo na célula. Temos um ânodo e um cátodo. No ânodo, ocorre a oxidação, e no cátodo, a redução.
Passo 3
Olhando a célula dada:
O potencial da célula é dado como +0,33 V. Vamos identificar as reações de eletrodo padrão (E°) para cada meia-reação envolvida.
Passo 4
As semirreações padrões que envolvem H₂/H⁺ e Hg₂Cl₂/Hg são:
-
Redução no cátodo:
-
Oxidação no ânodo:
Passo 5
Vamos usar a equação da célula galvânica:
Sabemos que
. Precisamos encontrar o potencial padrão de cada eletrodo.
Passo 6
Consultando a tabela de potenciais padrão, temos:
-
Para a redução de Hg₂Cl₂:
-
Para a oxidação de H₂:
Passo 7
Substituindo na equação da célula:
Resolvendo para
:
Passo 8
Agora, usamos a equação de Nernst para a meia-reação do ânodo:
Aqui,
mol de elétrons,
, e
.
Passo 9
Substituindo os valores:
Simplificando:
Passo 10
Isolando
:
Passo 11
Agora, para encontrar
:
Passo 12
Finalmente, calculamos o pH:
Resposta
O pH do compartimento do ânodo é aproximadamente
.