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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 19.Questões e Problemas - Ex. 8ab

Calcule os potenciais das seguintes células. Se a célula estiver em curto-circuito, indique a direção da reação espontânea da célula.

(a) Z n Z n 2 + 0,0955   m o l   L - 1 |   C o 2 + 6,78 × 10 3   m o l   L - 1 |   C o

(b)   P t   F e 3 + 0,1310   m o l   L - 1 ,   F e 2 +   0,0681   m o l   L - 1 |   H g 2 +   0,0671   m o l   L - 1 | H g

(c) A g A g + 0,1544   m o l   L - 1 H +   ( 0,0794   m o l   L - 1 ) |   O 2   ( 1,12   a t m ) ,   P t

(d) C u   C u 2 +   0,0601   m o l   L - 1 | H +   0,1350   m o l   L - 1 ,   A g I s a t | A g  

(e) E P H | | H C O O H ( 0,1302   m o l   L - 1 ) ,   H C O O - 0,0764   m o l   L - 1 H 2 ( 1,00   a t m ) ,   P t  

(f) P t | U O 2 2 +   7,93 × 10 3   m o l   L - 1 ,   U 4 + 6,37 × 1 0 - 2   m o l   L - 1 ,  

H + 1,16 × 10 - 3   m o l   L - 1 | | F e 3 + ( 0,003876   m o l   L - 1 ) ,   F e 2 + ( 0,1134   m o l   L - 1 )   P t

Passo 1

Oii pessoal, show de bola??

“A loucura é como a gravidade, só precisa de um empurrãozinhooo...”

Bora empurrar e macetar essa questãozinha comigo agora

Para calcular o potencial das células.

Fórmula usada

Considerando a seguinte reação celular:

a A r e d + b B o x → c A o x + d B r e d

O potencial da célula será dado como

E c e l = E c e l 0 - 0.0592 V n log ⁡ A o x c B r e d d A r e d a   B o x b  

Os termos entre colchetes representam a concentração que se torna sem unidade dividindo cada termo pela concentração unitária,  c o = 1   M . 

Isso é obrigatório para tornar o quociente em termo logarítmico sem unidade.

Então, toda vez em nossos cálculos, colocaremos diretamente a concentração sem unidades.

Nota: Lembre-se sempre que as concentrações de sólidos são igualadas a 1 por convenção. Assim, tais termos foram ignorados nas partes seguintes.

Passo 2

Para prever a espontaneidade da reação celular:

O valor de E c e l deve ser positivo para uma reação celular espontânea.

Isso pode ser justificado pela seguinte explicação:

∆ G = - n F E c e l

Onde

∆ G → mudança na energia de Gibbs,

F → constante de Faraday

E outros símbolos têm seu significado usual já mencionado acima.

S e   E c e l = p o s i t i v o

Então

∆ G = n e g a t i v o

Assim, espontaneamente, a reação ocorrerá no sentido direto.

Passo 3

  1. O potencial da seguinte célula deve ser calculado:

    2. Z n Z n 2 + 0,0955   m o l   L - 1 |   C o 2 + 6,78 × 10 3   m o l   L - 1 |   C o

    Concentração de íons, Z n 2 + = 0.0955   M

    Concentração de íons, C o 2 + = 6.78 × 10 - 3   M

    Meias reações ocorrendo

    C o 2 + + 2 e - → C o

    E d i r e i t o 0 = - 0.277   V

    Z n 2 + + 2 e - → Z n

    E e s q 0 = - 0 . 763   V

    Subtrair as duas equações acima:

    C o 2 + + Z n → C o + Z n 2 +

    E c e l 0 = - 0 . 277   V - - 0 . 763   V

    = 0 . 486   V

    Passo 4

    Numero de elétrons envolvidos, n = 2

    O potencial da célula é dado como:

    E c e l = E c e l 0 - 0.0592 V n log ⁡ Z n 2 + C O 2 +

    = 0.486   V - 0.0592 V 2 log ⁡ 0.0955 6.78 × 10 - 3

    = 0.486   V - 0.0296   V log ⁡ ( 14.0855 )

    = 0.486   V - 0.0296 V × 1.1488

    = 0.486   V - 0.0 340   V

    E c e l l = 0.452   V

    E c e l = p o s i t i v o

    Portanto, o potencial da célula é 0.452   V e, portanto, a reação é espontâneo .

    Passo 5

  2. O potencial da seguinte célula deve ser calculado:

P t   F e 3 + 0,1310   m o l   L - 1 ,   F e 2 +   0,0681   m o l   L - 1 |   H g 2 +   0,0671   m o l   L - 1 | H g

Concentração de íons, F e 2 + = 0.1310   M

Concentração de íons, F e 3 + = 0.0681   M

Concentração de íons, H g 2 + = 0.0671   M

Meias reações ocorrendo

H g 2 + + 2 e - → H g

E d i r e i t o 0 = 0.854   V

2 × F e 3 + + e - → F e 2 +

E e s q 0 = 0.7 71   V

Subtrair as duas equações acima:

H g 2 + + 2 F e 2 + → H g + 2 F e 3 +

E c e l 0 = 0.854   V - - 0 . 771   V

= 0 . 083   V

Passo 4

Numero de elétrons envolvidos, n = 2

O potencial da célula é dado como:

E c e l = E c e l 0 - 0.0592 V n log ⁡ F e 3 + 2 H g 2 + F e 2 + 2

= 0 . 083   V - 0.0592 V 2 log ⁡ 0.1310 2 0.0671 × ( 0.0681 )

= 0.083   V - 0.0296   V log ⁡ ( 55.1475 )

= 0.083   V - 0.0296 V × 1.7415

= 0.083   V - 0.0515   V

E c e l l = 0.031   V

E c e l = p o s i t i v o

Portanto, o potencial da célula é 0 . 031   V e, portanto, a reação é espontâneo .

“Faça seus medos terem medo de você”

Resposta

  1. Portanto, o potencial da célula é 0.452   V e, portanto, a reação é espontâneo .
  2. Portanto, o potencial da célula é 0.031   V e, portanto, a reação é espontâneo .

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