Para a pilha zinco/níquel, qual é a FEM quando a concentração de
e a de
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para calcular a Força Eletromotriz (FEM) de uma célula eletroquímica formada por zinco e níquel. A gente vai usar conceitos de eletroquímica, especificamente a Equação de Nernst, que nos ajuda a encontrar a FEM real quando as concentrações dos íons envolvidos não estão nas condições padrão. Para resolver isso, vamos precisar saber os potenciais padrão de redução dos metais envolvidos e as concentrações das soluções de íons de níquel e zinco que você forneceu.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução para cada metal. Para o níquel (Ni) e o zinco (Zn), as semi-reações são:
Para o níquel:
Para o zinco:
Passo 3
Agora, precisamos dos potenciais padrão de redução (E°) para essas semi-reações. Valores típicos são:
- E° para a redução de Ni²⁺ a Ni: −0,25 V
- E° para a redução de Zn²⁺ a Zn: −0,76 V
Passo 4
Em uma célula eletroquímica, o metal com o potencial de redução mais baixo atua como ânodo (oxidação), e o outro como cátodo (redução). Aqui, o zinco tem E° = −0,76 V e o níquel E° = −0,25 V. Como o zinco tem um potencial mais negativo, ele vai oxidar:
E o níquel vai reduzir:
Passo 5
A reação global da célula é a soma das duas semi-reações:
Passo 6
Para encontrar a FEM da célula nas condições dadas, usamos a Equação de Nernst:
Onde:
-
-
é o número de mols de elétrons transferidos (nesse caso, 2) -
é o quociente de reação, que para a nossa reação é
Passo 7
Calculando
:
Passo 8
Agora, calculando o quociente de reação
:
Passo 9
Substituindo na Equação de Nernst:
Primeiro, calculamos o logaritmo:
Passo 10
Agora, substituindo:
Resposta
A Força Eletromotriz (FEM) da célula zinco/níquel nas concentrações dadas é aproximadamente 0,59 V.
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para cada eletrodo, escreva as semirreações;
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