Demonstre que a f.e.m. desse acumulador só depende da concentração do ácido sulfúrico.
Observação :Concentração de molar

Eletroquímica e Corrosão - Prof. Ciapina <br> LISTA DE EXERCICIOS 1: <br> [Fundamentos de Eletroquímica]

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema de eletroquímica juntos! A questão pede para demonstrar que a f.e.m. (força eletromotriz) desse acumulador depende apenas da concentração do ácido sulfúrico ( ). Para isso, vamos precisar entender as reações de meia-célula envolvidas, usar os potenciais padrão de eletrodo e aplicar a Equação de Nernst para relacionar a f.e.m. com a concentração do ácido.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar as duas reações de meia-célula que foram fornecidas:
  1. Oxidação do Pb:
  2. Redução do PbSO₄:
Essas reações representam os processos que ocorrem nos eletrodos do acumulador durante a carga e descarga.

Passo 3

Agora, vamos determinar qual reação é a anódica (oxidação) e qual é a catódica (redução). Olhando para os potenciais padrão:
  • A reação com menor tende a ser a anódica.
  • A reação com maior tende a ser a catódica.
Portanto:
  • Anodo: ( )
  • Catodo: ( )

Passo 4

A f.e.m. da célula é dada pela diferença entre os potenciais do catodo e do anodo:
é
Substituindo os valores:
é
Esse é o potencial padrão da célula quando todas as atividades são iguais a 1.

Passo 5

Mas a concentração do não está considerando aqui. Para levar em conta a concentração, usamos a Equação de Nernst, que ajusta o potencial padrão com base nas condições reais:
Onde:
  • é a constante dos gases.
  • é a temperatura.
  • é o número de elétrons transferidos.
  • é a constante de Faraday.
  • é o quociente de reação.

Passo 6

Aplicando a Equação de Nernst para a célula completa. Observamos que a única variável que afeta é a concentração de , que está diretamente relacionada à concentração de (já que se dissocia completamente em ).
Assim, a expressão para a f.e.m. fica:
é
Como depende apenas da concentração de , concluímos que a f.e.m. depende somente dessa concentração.

Resposta

Concluímos que a f.e.m. do acumulador depende exclusivamente da concentração do ácido sulfúrico ( ), já que todas as outras variáveis permanecem constantes e a concentração de está diretamente ligada à concentração de utilizada.

Exercícios relacionados

Calcule a constante de equilíbrio para a reação :
à partir dos potenciais padrão de redução: e
Resp:
Observe se pode oxidar à nas condições padrão.
Qual é a f.e.m. da célula formada pelos eletrodos de e , sendo :
e
Resp :
Calcule , E e G (energia livre de Gibbs) para a seguinte reação de célula:
. Dados:
Resp: e