Determine o potencial elétrico das seguintes células:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir o potencial elétrico de uma célula eletroquímica que envolve zinco (Zn) e níquel (Ni). Para isso, vamos usar a matéria de potenciais de eletrodo e a equação de Nernst. Precisaremos das concentrações das espécies iônicas e dos potenciais padrão de redução dos metais envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução para cada metal. Geralmente, o potencial padrão de redução para o níquel é maior que o do zinco, então o níquel será o cátodo e o zinco será o ânodo.
As semi-reações são:
Para o Níquel (cátodo):
Ni^2+ (aq) + 2e^- Ni (s)
Para o Zinco (ânodo):
Zn (s) Zn^2+ (aq) + 2e^-
Passo 3
Agora, vamos pegar os potenciais padrão de redução ( E^circ (Ni^2+/Ni) = -0,25, V ) dessas semi-reações. Supondo que temos:
E^circ (Zn^2+/Zn) = -0,76, V
Passo 4
Para calcular o potencial padrão da célula ( E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo = (-0,25, V) - (-0,76, V) = 0,51, V é), usamos a diferença entre os potenciais de redução do cátodo e do ânodo:
éáâ
Passo 5
Como as concentrações das soluções não estão nas condições padrão, precisamos usar a equação de Nernst para ajustar o potencial da célula. A equação de Nernst é:
E = E^circcélula - 0,059n log Q é
Onde:
é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2).
é o quociente de reação, que para a nossa célula é .
Passo 6
Vamos calcular o quociente de reação Q = [Zn^2+][Ni^2+] = 0,37, mol, L^-10,059, mol, L^-1 = 6,271 :
Passo 7
Agora, aplicando os valores na equação de Nernst:
E = 0,51, V - 0,0592 log (6,271)
Primeiro, calculamos log (6,271) approx 0,798 :
E = 0,51, V - 0,0592 times 0,798 = 0,51, V - 0,0235, V = 0,4865, V
Então:
Resposta
O potencial elétrico da célula é aproximadamente 0,49 V.