Potenciais-Padrão de Redução (
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Volt (V) |
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e) Forneça o potencial real inicial da pilha construída no item d, considerando que a concentração de íons do ânodo seja de
e da concentração de íons do cátodo seja de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um exercício sobre potenciais padrão de redução, que faz parte da eletroquímica. A gente precisa calcular o potencial real inicial de uma pilha, levando em conta as concentrações dos íons no ânodo e no cátodo. Para isso, vamos usar a Equação de Nernst, que ajuda a ajustar o potencial padrão quando as concentrações não são 1 M. Vamos precisar identificar qual é o ânodo e o cátodo, aplicar a equação e fazer os cálculos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações que estão envolvidas na pilha. Olhando a tabela:
- Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn(s) E° = -0,76 V
- Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni(s) E° = -0,23 V
- Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
O ânodo é onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) e o cátodo é onde ocorre a redução (ganho de elétrons). Geralmente, a reação com menor potencial de redução ocorre no ânodo.
Passo 3
Comparando os potenciais, o Zn tem o menor E°, então ele será o ânodo:
Oxidação no ânodo:
Zn(s) → Zn²⁺ + 2e⁻ E° = -(-0,76 V) = +0,76 V
Zn(s) → Zn²⁺ + 2e⁻ E° = -(-0,76 V) = +0,76 V
Redução no cátodo:
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
Passo 4
Agora, vamos calcular o potencial padrão da pilha (E°cell):
E°cell = E°cátodo - E°ânodo
E°cell = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V
E°cell = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V
Passo 5
Como as concentrações não são padrão, usamos a Equação de Nernst:
Onde:
-
é o potencial real da pilha -
é o potencial padrão da pilha -
é o número de elétrons transferidos (n = 2) -
e são as concentrações dos íons
Passo 6
Substituindo os valores:
Passo 7
Calculando o logaritmo:
Então:
Passo 8
Somando os valores:
Arredondando para três casas decimais:
Resposta
O potencial real inicial da pilha é aproximadamente 1,130 V.
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Potenciais-Padrão de Redução (
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c) Mencione se a equação
corresponde a uma reação espontânea ou não, lembrando-se sempre de justificar a resposta mostrando as semirreações e os respectivos cálculos.
c) Determine o potencial real para a célula, a
a) Escreva o símbolo do íon ferro que não é absorvido no intestino.