Potenciais-Padrão de Redução ( E red ^ red ) Volt (V)
Zn^2+ (aq)+2 e^- longrightarrow Zn(s) -0,76
Ni^2+ (a q)+2 e^- longrightarrow Ni(s) -0,23
Cu^2+ (aq)+2 e^- longrightarrow Cu(s) +0,34
e) Forneça o potencial real inicial da pilha construída no item d, considerando que a concentração de íons do ânodo seja de 1,0 times 10^-3 mol / L e da concentração de íons do cátodo seja de 1,0 times 10^-2 mol / L.

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
Redução no cátodo:
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

Passo 5

Como as concentrações não são padrão, usamos a Equação de Nernst:
E = E° - 0,0592n log [Zn^2+][Cu^2+]
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:
E = 1,10 V - 0,05922 log 1,0 times 10^-31,0 times 10^-2
E = 1,10 V - 0,0296 log (0,1)

Passo 7

Calculando o logaritmo:
log (0,1) = -1
Então:
E = 1,10 V - 0,0296 times (-1)
E = 1,10 V + 0,0296 V

Passo 8

Somando os valores:
E = 1,1296 V
Arredondando para três casas decimais:
E approx 1,130 V

Resposta

O potencial real inicial da pilha é aproximadamente 1,130 V.

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