O elemento Bi deve ser depositado a partir de uma solução que a concetração analítica de seu complexo com íons cloreto,
, é de
e de a de KCl é de 0,400
, tamponada a
. No ânodo de Pt , uma pressão parcial de O 2 é mantida a 765 torr. A cela galvânica apresenta uma resistência de
e é mantida a
. Calcule: o potencial aplicado, sabendo que a sobrevoltagem pelo O 2 é de
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. Temos que calcular o potencial aplicado em uma célula galvânica. Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos de eletroquímica, como potenciais de eletrodo, sobrevoltagem, resistência elétrica e como tudo isso se relaciona. Vamos precisar usar a Lei de Ohm e fórmulas de potencial eletroquímico para resolver a questão.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Concentração do complexo de BiCl₄⁻: 0,0800 mol/L
- Concentração de KCl: 0,400 mol/L
- pH: 1,50
- Pressão parcial de O₂: 765 torr
- Resistência da célula galvânica: 1,80 Ω
- Temperatura: 25°C
- Sobrevoltagem pelo O₂: 0,72 V
Passo 3
Vamos lembrar que o potencial aplicado (E_aplicado) em uma célula galvânica é a soma do potencial da célula (E_célula), a sobrevoltagem (η) e a queda de tensão devido à resistência interna (I * R). A fórmula fica assim:
Onde:
-
é o potencial eletroquímico da célula -
é a sobrevoltagem -
é a corrente elétrica -
é a resistência interna
Passo 4
Para encontrar
, usamos a Equação de Nernst, que relaciona o potencial da célula com as concentrações dos reagentes e produtos. A equação geral é:
Onde:
-
é o potencial padrão da célula -
é o número de elétrons transferidos -
é o quociente de reação
No entanto, como não temos os potenciais padrão ou o número de elétrons, precisamos considerar que essa informação pode estar implícita ou que o problema foca mais na aplicação prática da fórmula.
Passo 5
Vamos considerar que o problema nos fornece todos os valores necessários para calcular
. Dado que a resistência
e a sobrevoltagem
, precisamos determinar a corrente
.
Para isso, podemos rearranjar a fórmula de Ohm:
, onde
aqui seria equivalente à queda de tensão devido à resistência, que já está incluída na fórmula do potencial aplicado.
Passo 6
Assumindo que o potencial da célula
seja determinado pela diferença de potenciais dos eletrodos, e que a corrente
não é diretamente fornecida, podemos simplificar a resolução assumindo que a contribuição da resistência interna seja calculada a partir da resistor
e da corrente que flui na célula.
No entanto, sem informações adicionais sobre a carga ou a corrente, podemos concluir que a principal contribuição para o potencial aplicado será a soma do potencial da célula mais a sobrevoltagem.
Passo 7
Portanto, se considerarmos que a resistência interna não está causando uma queda significativa de tensão (ou que já está incorporada nos valores fornecidos), o potencial aplicado seria aproximadamente a soma do potencial da célula mais a sobrevoltagem.
Assim:
Sem valores específicos para
, podemos concluir que o potencial aplicado está diretamente relacionado a esses componentes.
Resposta
O potencial aplicado na célula galvânica é a soma do potencial da célula mais a sobrevoltagem, resultando em
.