Numa pilha de sódio e estanho, a 25^circ C, as concentrações das semi-células são 2,3 g / L de íons Na^+e 119 g / L de íons Sn^2+. Pede-se:
a)
A fem da pilha. (E=2 , 6 2 V )

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma pilha formada por sódio (Na) e estanho (Sn) a 25°C. As concentrações são 2,3 g/L de íons Na^+ e 119 g/L de íons Sn^2+. Nosso objetivo aqui é descobrir a força eletromotriz (fem) dessa pilha, que é basicamente a voltagem que ela pode fornecer. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de potenciais padrão de eletrodo e a equação de Nernst, que nos ajuda a calcular a fem considerando as concentrações dos íons.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as concentrações em molaridade, porque geralmente trabalhamos com mol/L em química. A massa molar do sódio (Na) é aproximadamente 22,99 g/mol e a do estanho (Sn) é cerca de 118,71 g/mol.
Para Na^+:
Molaridade de Na^+ = 2,3 , g/L22,99 , g/mol approx 0,1 , mol/L
Para Sn^2+:
Molaridade de Sn^2+ = 119 , g/L118,71 , g/mol approx 1,0 , mol/L

Passo 3

Agora, precisamos saber quais são as reações de redução e oxidação na nossa pilha. Geralmente, o metal com menor potencial de redução vai ser o anodo (onde ocorre a oxidação), e o com maior potencial de redução será o cátodo (onde ocorre a redução).
Consultando uma tabela de potenciais padrão de eletrodo:
  • Para o sódio: Na^+ + e^- Na, E° = -2,71 , V
  • Para o estanho: Sn^2+ + 2e^- Sn, E° = -0,14 , V
Isso indica que o sódio será o anodo e o estanho será o cátodo.

Passo 4

A fem da pilha pode ser calculada usando a diferença entre os potenciais padrão dos eletrodos:
E°celula = E°cátodo - E°anodo = (-0,14 , V) - (-2,71 , V) = 2,57 , V á
Mas, como temos concentrações diferentes das padrão, precisamos ajustar isso usando a equação de Nernst.

Passo 5

A equação de Nernst para a nossa celula é:
E = E°celula - 0,0592n log Q
Onde:
  • n é o número de elétrons transferidos na reação (para nossa reação, n=2)
  • Q é o quociente de reação, que para a nossa pilha é [Na^+][Sn^2+]
Calculando Q:
Q = 0,11,0 = 0,1

Passo 6

Substituindo na equação de Nernst:
E = 2,57 , V - 0,05922 log (0,1)
Sabemos que log (0,1) = -1, então:
E = 2,57 , V - 0,05922 times (-1) = 2,57 , V + 0,0296 , V = 2,5996 , V

Resposta

A força eletromotriz (fem) da pilha é aproximadamente 2,60 , V.

Exercícios relacionados