Determine o potencial elétrico das seguintes células: Pt(s) mid H2(g, 1 bar)|HCl(aq, 0,75 mol / L)|| HCl(aq, 1,0 mol L^-1)|H2(g, 1 bar)| Pt(s)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma célula eletroquímica representada por:
Pt(s) mid H2(g, 1 bar)|HCl(aq, 0,75 mol/L)|| HCl(aq, 1,0 mol/L)|H2(g, 1 bar)|Pt(s)
Queremos determinar o potencial elétrico dessa célula. Para isso, vamos precisar entender de potenciais padrão de eletrodo e da equação de Nernst. Vamos resolver passo a passo!

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar as semicélulas e as reações que ocorrem em cada uma. Observe que temos hidrogênio gasoso ( H2) em ambas as semicélulas, mas as concentrações de ácido clorídrico ( HCl) são diferentes: 0,75 mol/L e 1,0 mol/L.
As reações nas semicélulas de hidrogênio são as seguintes:
Ânodo (oxidação):
H2 2H^+ + 2e^-
Cátodo (redução):
2H^+ + 2e^- H2

Passo 3

Agora, vamos precisar dos potenciais padrão de eletrodo para a reação de hidrogênio. O potencial padrão ( E^circ) para a reação de redução do hidrogênio é:
E^circ = 0 V
Isso porque, por definição, o eletrodo padrão de hidrogênio tem potencial zero.

Passo 4

Como os potenciais padrão das duas semicélulas são iguais (0 V), o potencial padrão da célula ( E^circcélulaé) também será zero:
E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo = 0 V - 0 V = 0 V éáâ

Passo 5

Mas atenção! As concentrações de HCl nas duas semicélulas são diferentes, o que afeta o potencial da célula. Para considerar isso, usamos a equação de Nernst:
E = E^circ - 0,0592n log Q
Onde:
  • E é o potencial da célula
  • E^circ é o potencial padrão da célula
  • n é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2)
  • Q é o quociente de reação
O quociente de reação ( Q) para a nossa célula, considerando as concentrações de HCl, é:
Q = [HCl]ânodo[HCl]cátodo = 0,751,0 = 0,75 âá

Passo 6

Agora, substituímos os valores na equação de Nernst:
E = 0 V - 0,05922 log (0,75)
Calculando:
E = -0,0296 times log (0,75) approx -0,0296 times (-0,1249) approx 0,0037 V

Resposta

O potencial elétrico da célula é aproximadamente 0,0037 V.

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