O potencial desta célula a
é
. O coeficiente de variação do potencial com a temperatura, nessas condições é
. Calcule:
e
para a reação da célula.
Respostas:
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma célula eletroquímica formada por várias camadas: chumbo (Pb), cloreto de chumbo (PbCl₂), ácido clorídrico (HCl) 1 molar, cloreto de prata (AgCl) e prata (Ag). A gente precisa calcular as variações de energia livre (ΔG), entalpia (ΔH) e entropia (ΔS) dessa reação na temperatura de 25°C. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica aplicados às células eletroquímicas.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a variação da energia livre (ΔG). Sabemos que a energia livre está relacionada ao potencial elétrico (E) da célula pela equação:
Aqui,
é o número de elétrons transferidos na reação e
é a constante de Faraday (
).
Passo 3
Mas antes, precisamos determinar quantos elétrons (
) são transferidos na reação da célula. Observando os eletrodos de chumbo e prata, e considerando as reações padrão, geralmente ocorre a transferência de 2 elétrons. Então, vamos usar
.
Passo 4
Agora, aplicando os valores na equação de ΔG:
Convertendo para kcal/mol (1 kcal = 4184 J):
Passo 5
Seguinte, vamos calcular a variação da entropia (ΔS). Sabemos que a variação de energia livre está relacionada à entalpia (ΔH) e à entropia pela equação de Gibbs:
Além disso, temos que a variação da energia livre com a temperatura é dada por:
Vamos rearranjar para encontrar ΔS:
Passo 6
Substituindo os valores conhecidos:
Convertendo para cal/(mol·°C) (1 cal = 4,184 J):
Passo 7
Agora, vamos encontrar a variação da entalpia (ΔH) usando a equação de Gibbs:
Substituindo os valores (T = 25°C = 298 K):
Convertendo para kcal/mol: