No modelo de dupla camada de Gouy-Chapman é possível calcular a população, isto é, concentração de espécies carregadas na superfície do eletrodo
usando a equação:
na qual a
é a concentração no seio da solução.
Calcule a concentração na superfície do eletrodo de uma solução
de íons monovalentes ao potencial de 0,5 V. A concentração aumenta ou diminui ao aumentar o potencial?
Calcule a concentração na superfície do eletrodo de uma solução
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a concentração de íons na superfície do eletrodo usando o modelo de dupla camada de Gouy-Chapman. A gente vai precisar usar a fórmula que relaciona a concentração na superfície com a concentração no meio, considerando o potencial aplicado. Além disso, vamos precisar de alguns valores constantes como a constante de Faraday, a constante dos gases e a temperatura ambiente.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a fórmula que vamos usar:
Aqui:
-
é a concentração do íon na superfície do eletrodo. -
é a concentração do íon no meio, que é 0,1 mol/L. -
é a valência do íon (como são monovalentes, ). -
é a constante de Faraday, aproximadamente . -
é o potencial aplicado, que é 0,5 V. -
é a constante dos gases, . -
é a temperatura em Kelvin. Vou assumir que estamos na temperatura ambiente, .
Passo 3
Vamos substituir os valores na equação:
Passo 4
Primeiro, vamos calcular o expoente:
Passo 5
Agora, vamos calcular a exponencial:
Passo 6
Finalmente, multiplicamos pela concentração no meio:
Resposta
A concentração de íons na superfície do eletrodo é aproximadamente
. Além disso, observamos que ao aumentar o potencial, a concentração na superfície diminui.