Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 13.1 - Ex. 39
13.39-Calcule E para as seguintes células de concentração:
a) Cu(s)|Cu2+(aq), 0,0010 mol L1 || Cu2+(aq), 0,010 mol L-1|Cu(s)
b) Pt(s)|H2(g), 1 bar|H+(aq), pH = 4,0 ||H+(aq), pH = 3,0|H2(g), 1 bar|Pt(s)
Passo 1
Letra a)Quando temos que calcular um potencial a partir de células de concentrações diferentes de 1 M, podemos usar a equação de Nernst, dada pela seguinte fórmula:
Onde n é o número de elétrons envolvidos na reação da célula, e Q é o quociente entre a concentração dos produtos e a concentração dos reagentes.
O é determinado através da diferença entre o potencial padrão da direita e o potencial padrão da esquerda do diagrama de célula. Como nas condições padrão (concentrações iguais a 1 M) ambos os eletrodos são iguais, essa diferença é igual a 0.
O número de elétrons envolvidos é igual a 2, uma vez que o íon cobre possui número de oxidação +2.
Q será determinado pelo quociente entre a concentração dos produtos e a concentração dos reagentes. Nesse caso, como o produto formado é igual ao reagente (eletrodos são iguais), utilizamos aquele com maior concentração como se fosse o reagente, e o de menor concentração como produto.
Aplicando a equação de Nernst:
Passo 2
Letra a)Novamente, utilizaremos a equação de Nernst:
Novamente, oserá igual a 0, uma vez que os eletrodos são iguais.
O número de elétrons envolvidos é igual a 1, uma vez que o íon H+ possui número de oxidação +1.
Q será determinado pelo quociente entre a concentração dos produtos e a concentração dos reagentes. Nesse caso, como o produto formado é igual ao reagente (eletrodos são iguais), utilizamos aquele com maior concentração como se fosse o reagente, e o de menor concentração como produto.
As concentrações são encontradas a partir do pH:
Portanto, as concentrações são 10-4 e 10-3.
Encontrando o Q:
Aplicando a equação de Nernst:
Resposta
a) +0,030
b) +0,060