Uma solução de
está para ser eletrolisada para reduzir o
a
. Calcule o potencial de cátodo (contra E.P.H.) necessário para reduzir a concentração de
a
. Qual deverá ser o potencial contra E.C.P. em vez de E.P.H.?
e
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está acontecendo aqui! A gente tem uma solução com íons de
que vão ser eletrolisados, ou seja, vamos usar eletricidade para transformar esses íons em estanho sólido,
. O que precisamos descobrir é qual o potencial no cátodo (positivo na eletrodo) necessário para reduzir a concentração de
até
. Além disso, queremos saber como esse potencial se compara ao E.P.H. e ao E.C.P., que são referências de potencial elétrico usadas na eletroquímica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da Equação de Nernst, que é uma ferramenta essencial para relacionar o potencial de eletrodo com a concentração dos íons envolvidos na reação. A equação é:
Onde:
-
é o potencial do eletrodo. -
é o potencial padrão do eletrodo. -
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K). -
é a temperatura em Kelvin. -
é o número de elétrons envolvidos na reação. -
é a constante de Faraday (96485 C/mol). -
é o quociente de reação, que para a redução de a é simplesmente a concentração de , já que o estanho sólido não aparece na expressão.
Passo 3
Vamos adaptar a Equação de Nernst para a nossa reação. A redução de
a
envolve 2 elétrons, então
. Assumindo que a temperatura está a 25°C (298 K), e substituindo os valores conhecidos:
Aqui,
é uma aproximação resultante de
a 298 K.
Passo 4
Sabemos que o potencial padrão
para a reação é
. Queremos reduzir a concentração de
para
. Vamos substituir esses valores na equação:
Calculando o logaritmo natural:
Agora, substituímos de volta:
Passo 5
Agora, queremos saber qual deve ser o potencial contra o E.C.P. (Eletroquímica de Referência). Sabemos que
e
. A diferença entre eles nos dá o potencial necessário em relação ao E.C.P.:
Resposta
O potencial de cátodo necessário é
contra E.P.H. e
contra E.C.P.