Uma pilha de concentração
é construída com ambos os eletrodos de ferro puro. A concentração de
para uma das semi-pilhas é de
, enquanto para a outra é de
. Será gerado um potencial entre as duas semi-pilhas? Se esse for o caso, qual será sua magnitude e qual eletrodo oxidará? Se nenhuma diferença de potencial for produzida, explique esse resultado.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma pilha feita com dois eletrodos de ferro puro, cada um em uma solução de íons
com concentrações diferentes: uma é 0,5 M e a outra é
M. O que queremos descobrir é se vai rolar uma diferença de potencial entre essas duas semi-pilhas, qual a magnitude dessa diferença e qual dos eletrodos vai oxidar. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente a equação de Nernst, que nos ajuda a calcular o potencial das células eletroquímicas considerando as concentrações dos íons envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações envolvidas. Como estamos lidando com o ferro, a meia reação típica é:
Essa reação pode ocorrer de duas formas: redução (ganho de elétrons) ou oxidação (perda de elétrons).
Passo 3
Agora, vamos determinar qual eletrodo vai atuar como cátodo (redução) e qual como ânodo (oxidação). Para isso, usamos a equação de Nernst, que nos permite calcular o potencial de cada eletrodo considerando a concentração dos íons
.
A equação de Nernst ��:
Aqui,
é o potencial padrão da reação (para a reação de
,
V),
é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2), e as concentrações são das espécies envolvidas.
Passo 4
Vamos calcular o potencial para cada eletrodo usando as concentrações dadas.
Para o eletrodo com
a 0,5 M:
Para o eletrodo com
a
M:
Passo 5
Vamos calcular cada potencial:
Para
:
Sabemos que
, então:
Para
:
Porque
M é equivalente a 1/50.
Calculando
:
Passo 6
Agora, para encontrar o potencial da célula, subtraímos o potencial do ânodo do potencial do cátodo:
Substituindo os valores:
Passo 7
Como o potencial da célula é positivo (
V), isso significa que a reação é espontânea. O eletrodo com menor potencial (
V) atua como ânodo (oxidação), enquanto o eletrodo com maior potencial (
V) atua como cátodo (redução).
Resposta
Sim, será gerado um potencial de aproximadamente
V. O eletrodo com a concentração de
de
oxidará.