A seguinte reação é reversível e tem potencial de meia onda de
quando feita em um eletrodo gotejante de mercúrio em solução tamponada
Preveja o potencial de meia-onda em pH : a) 1,0 ; b) 3,5 e c) 7,0 . Considere o E
V
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício que você me enviou é sobre eletroquímica, mais especificamente sobre como o potencial de meia-onda de uma reação redox varia com o pH da solução. A gente vai precisar usar a Equação de Nernst para relacionar o potencial com as concentrações dos reagentes, que nesse caso envolvem íons de hidrogênio (H⁺). Vamos resolver passo a passo para prever o potencial de meia-onda em diferentes valores de pH.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação que estamos lidando:
Essa é uma reação redox onde o oxidante (
) reage com 4 prótons (
) e 4 elétrons (
) para formar o produto reduzido (
).
Passo 3
Agora, vamos lembrar da Equação de Nernst, que relaciona o potencial elétrico de uma célula redox com as concentrações dos reagentes e produtos:
Onde:
-
é o potencial desconhecido que queremos encontrar. -
é o potencial padrão de referência, que no nosso caso é 0,244 V. -
é o número de elétrons transferidos na reação, que aqui é 4. -
é o quociente de reação, que para a nossa reação é .
Passo 4
Mas como a concentração de
e
não estão especificadas e estamos interessados apenas na dependência do pH, podemos simplificar a equação focando somente nos íons
. Assim, a Equação de Nernst fica:
Simplificando mais:
Como
, fica:
E lembrando que
, então
. Substituindo:
Passo 5
Agora, temos uma relação direta entre o potencial
e o pH. Vamos usar essa fórmula para calcular o potencial de meia-onda para os diferentes valores de pH solicitados: 1,0; 3,5; e 7,0.
Passo 6
Vamos fazer as contas para cada caso:
a) pH = 1,0
b) pH = 3,5
c) pH = 7,0
Resposta
Os potenciais de meia-onda previstos são:
a) pH = 1,0:
b) pH = 3,5:
c) pH = 7,0:
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