Para a semi-reação
, sobre platina,
0,75.
a) Calcule a densidade de corrente que seria obtida fixando-se o potencial do eletrodo em
, com atividade do
vezes menor que a do
e considerando a equação de ButlerVolmer no limite de sobretensão alta. ( 1,5 ponto)
a) Calcule a densidade de corrente que seria obtida fixando-se o potencial do eletrodo em
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo! Temos uma reação de redução do íon cério (
) para
com um potencial padrão de
. Estamos usando um eletrodo de platina com uma densidade de corrente de troca
e um coeficiente de transferência
.
A tarefa é calcular a densidade de corrente (
) quando fixamos o potencial do eletrodo em
, considerando que a atividade de
é 10 vezes menor que a de
. Para isso, vamos usar a equação de Butler-Volmer no limite de sobretensão alta.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa “limite de sobretensão alta”. Na equação de Butler-Volmer, isso implica que a sobretensão (
) é grande o suficiente para que a contribuição da reação de anótipi (oxidação) seja desprezível. Portanto, a equação simplifica para uma forma que relaciona a densidade de corrente com a sobretensão usando apenas a parte de redução.
Passo 3
Vamos calcular a sobretensão (
). A sobretensão é a diferença entre o potencial aplicado (
) e o potencial padrão (
) da reação:
Passo 4
Agora, vamos considerar a equação de Butler-Volmer no limite de sobretensão alta. Quando
é grande, a equação se aproxima de:
onde:
-
é a densidade de corrente, -
é a densidade de corrente de troca, -
é o coeficiente de transferência, -
é a constante de Faraday ( ), -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura absoluta (assumiremos se não for especificado), -
é a sobretensão.
Passo 5
Vamos substituir os valores na equação. Primeiro, calculamos o fator
:
Agora, substituímos todos os valores:
Passo 6
Calculamos o expoente:
Então:
Passo 7
Calculamos
:
Então:
Resposta
A densidade de corrente obtida é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Faça as estruturas de Lewis das moléculas abaixo:
a) HCN
a) HCN
Faça as estruturas de Lewis das moléculas abaixo:
e)
e)
Para uma célula eletroquímica correspondente a uma reação
mediu-se
a 35,0 e
, obtendo-se, respectivamente,
e-
.
a) Calcule e
para a reação a
, considerando uma relação linear
versus
. ( 1,5 pontos)
a) Calcule
Calcule a sobretensão que deve ser aplicada ao eletrodo para manter uma densidade de corrente anódica de
. ( 1,0 ponto)