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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. 106

a) Qual é o potencial de célula padrão ( E ° C é l u l a ) da reação abaixo em 298 K? b) Qual é o potencial de célula padrão da reação em 335 K? Qual é o potencial de célula padrão da reação quando Z n 2 + = 2,0 ⋅ 10 - 4   m o l . L - 1 e P b 2 + = 1,0   m o l . L - 1 ? (Veja o Exercício 13.105.)

P b 2 + a q + Z n s → Z n 2 + a q + P b ( s )

Passo 1

Letra a)

Primeiramente devemos identificar o potencial padrão de redução das espécies envolvidas:

E ° P b 2 + P b = - 0,13   V ;

E ° Z n 2 + Z n = - 0,76   V .

Percebemos que o chumbo reduz, enquanto o zinco oxida, assim, temos que o potencial padrão da célula para 298 K é:

E ° C é l u l a = E ° R e d u ç ã o - E ° O x i d a ç ã o

E ° C é l u l a = E ° P b 2 + P b - E ° Z n 2 + Z n

E ° C é l u l a = - 0,13 - - 0,76   V

E ° C é l u l a = + 0,63   V

Passo 2

Letra b)

Para calcularmos o potencial de célula padrão da reação em 335 K utilizaremos a seguinte fórmula:

E ° 2 = E ° 1 + ∆ S ° T 2 - T 1 n F

Sendo:

E ° 1 = + 0,63   V ;

∆ S = -   99,42   J . m o l - 1 K - 1 ;

T 1 = 298   K ;

T 2 = 335   K ;

n = 2 ;

F = 9,6485 ⋅ 10 4 C . m o l - 1 .

E ° 2 = + 0,63   V + -   99,42   J . m o l - 1 K - 1 335 - 298 K 2 ⋅ 9,6485 ⋅ 10 4 C . m o l - 1 = + 0,61   V

Passo 3

Letra c)

Para calcularmos o potencial de célula padrão da reação quando Z n 2 + = 2,0 ⋅ 10 - 4   m o l . L - 1 e P b 2 + = 1,0   m o l . L - 1 utilizamos a seguinte fórmula:

E = E ° 1 - R T F n ln ⁡ Q

R T F = 0,025693   V ;

E = + 0,63   V - 0,025693   V 2 ⋅ ln ⁡ Z n 2 + P b 2 +

E = + 0,63   V - 0,025693   V 2 ⋅ ln ⁡ 2,0 ⋅ 10 - 4   m o l . L - 1 1,0   m o l . L - 1

E = + 0,74   V

Resposta

a) + 0,63 V;

b) + 0,61 V;

c) + 0,74 V.

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