Considere a seguinte célula voltaica:
Dados:
é
© Qual é a variação na voltagem da célula quando as concentrações de íons na meia-célula do cátodo são aumentados por um fator de
Dados:
© Qual é a variação na voltagem da célula quando as concentrações de íons na meia-célula do cátodo são aumentados por um fator de
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma célula voltaica composta pelas reações de prata (
+ e⁻ ↔
) e ferro (
+ 2 e⁻ ↔
). A questão pede para saber como muda a voltagem da célula quando a concentração de íons no cátodo (prata) aumenta 10 vezes. Vamos usar o conceito de potencial de célula e a equação de Nernst para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, identificamos qual é o ânodo e qual é o cátodo na célula. O cátodo é onde ocorre a redução, e pelo potencial padrão, a prata tem um potencial mais positivo (
) comparado ao ferro (
). Então, prata é o cátodo e ferro é o ânodo.
Passo 3
Calculamos o potencial padrão da célula usando a diferença dos potenciais padrão dos eletrodos:
Passo 4
Agora, vamos aplicar a equação de Nernst para ver como o potencial da célula muda com a concentração dos íons no cátodo. A equação de Nernst para a célula é:
Onde:
-
é o potencial da célula. -
é o potencial padrão da célula. -
é o número de elétrons transferidos. -
é o quociente de reação.
Passo 5
Determinar
, o número de elétrons transferidos na reação global. Aqui, o ferro perde 2 elétrons e a prata ganha 1, então precisamos multiplicar a reação de prata por 2 para equilibrar:
Logo,
.
Passo 6
Expressar o quociente de reação
. Para a reação balanceada:
Passo 7
Aumentar a concentração de
por um fator de 10 significa que
passa a ser 10 vezes maior. Vamos ver como isso afeta
:
Então:
Passo 8
Substituir
na equação de Nernst:
Assumindo que originalmente
, então a variação na voltagem é:
Resposta
A voltagem da célula aumenta em aproximadamente +0,0592 V quando a concentração de íons no cátodo é aumentada por um fator de 10.
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Uma célula voltaica consiste em uma tira de cádmio metálico em uma solução de
em um béquer e no outro béquer um eletrodo de platina é imerso em uma solução de
gás
borbulhando ao redor do eletrodo. (a) Qual eletrodo serve como ânodo e qual o cátodo?
Uma célula voltaica consiste em uma tira de cádmio metálico em uma solução de
em um béquer e no outro béquer um eletrodo de platina é imerso em uma solução de
gás
borbulhando ao redor do eletrodo. © Escreva a equação total da célula.
Usando os potenciais de redução padrão listados no livro, calcule a constante de equilíbrio para cada uma das seguintes reações a 298 K:
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