IME/ITA ⇒ (ITA - 2005) Eletroquímica Tópico resolvido

[Leandro]

Considere o elemento galvânico representado por:

[tex3]Hg(l) \mid[/tex3] eletrólito [tex3]\mid\mid Cl^{-}[/tex3] (solução aquosa saturada em [tex3]KCl[/tex3])[tex3]\mid Hg_2Cl_2(s) \mid Hg(l)[/tex3]

a) Preveja se o potencial do eletrodo representado no lado direito do elemento galvânico será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta.

b) Se o eletrólito no eletrodo à esquerda do elemento galvânico for uma solução [tex3]0,002\,\,mol L^{-1}[/tex3] em [tex3]Hg_{2}^{+}(aq)[/tex3], preveja se o potencial desse eletrodo será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta.

c) Faça um esboço gráfico da forma como a força eletromotriz do elemento galvânico (ordenada) deve variar com a temperatura (abscissa), no caso em que o eletrodo do lado esquerdo do elemento galvânico seja igual ao eletrodo do lado direito nas condições-padrão.

Resposta

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Gabarito: a) menor; b)menor; c) reta crescente ou descescente, não sei: encontrei mais de uma resposta.

[JigsawMOD]

Leandro, vamos tentar resolver item a item nesta questão:

[tex3]Hg(l) \mid[/tex3] eletrólito [tex3]\mid\mid Cl^{-}[/tex3] (solução aquosa saturada em [tex3]KCl[/tex3])[tex3]\mid Hg_2Cl_2(s) \mid Hg(l)[/tex3]

a) Preveja se o potencial do eletrodo representado no lado direito do elemento galvânico será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta.

Hg2Cl2(s) + 2e– [tex3]\rightarrow [/tex3] 2Hg(l) + 2Cl–(aq)
Nas condições-padrão, a [Cl–] = 1 mol/L. Numa solução saturada de KCl, a [Cl–] 1 mol/L. Pela equação de Nernst:

ε = ε °– [tex3]\frac{RT}{nF}.ln[Cl-]^2[/tex3]

Quanto maior a [Cl–], menor o potencial de redução.

b) Se o eletrólito no eletrodo à esquerda do elemento galvânico for uma solução 0,002\,\,mol L^{-1} em Hg_{2}^{+}(aq), preveja se o potencial desse eletrodo será maior, menor ou igual ao potencial desse mesmo eletrodo nas condições-padrão. Justifique sua resposta.

Hg2+(aq) + 2e– [tex3]\rightarrow [/tex3] Hg(l)
Nas condições-padrão, a [Hg2+] = 1 mol/L. Numa solução onde [Hg2+] = 0,002 mol/L, o potencial desse eletrodo será menor, de acordo com a equação de Nernst:

ε = ε °– [tex3]\frac{RT}{nF}.ln\frac{1}{[Hg^{+2}]}[/tex3]
ε = ε °– [tex3]\frac{RT}{nF}.ln\frac{1}{0,002}[/tex3]= ε °– [tex3]\frac{RT}{nF}.ln\frac{1}{2}.10^3[/tex3]

c) Faça um esboço gráfico da forma como a força eletromotriz do elemento galvânico (ordenada) deve variar com a temperatura (abscissa), no caso em que o eletrodo do lado esquerdo do elemento galvânico seja igual ao eletrodo do lado direito nas condições-padrão.

O elemento galvânico descrito corresponde a uma pilha de concentração, na qual o eletrodo esquerdo (E) apresenta [Cl-] = 1 mol/L e o da direita (D) [Cl-] = solução saturada. O eletrodo E é o cátodo e o eletrodo D é o ânodo. Desse modo, podemos escrever:

[tex3]\Delta E = \Delta E^0+\frac{RT}{F}ln\frac{1}{Q}[/tex3]

Considerando-se que: [tex3]\Delta E=0[/tex3] (eletrodos iguais em condições idênticas) e Q = [Cl-]E/[Cl-]D, concluímos que, para um certo valor de Q, o E aumenta com a temperatura (T):

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