Uma pilha de concentração foi montada com o emprego dos elet...
Eletrodo I: Lâmina de cobre mergulhada em solução concentrada de sulfato de cobre II. Eletrodo II: Lâmina de cobre mergulhada em solução diluída de sulfato de cobre II.
Sabendo-se que a solução do Eletrodo I é 100 vezes mais concentrada do que a solução do Eletrodo II, a diferença de potencial inicialmente apresentada por essa pilha de concentração, a 25 °C, é igual a
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A alternativa correta é C - 0,06 V.
Tema Central da Questão: Esta questão aborda o conceito de pilhas de concentração, que são sistemas eletroquímicos onde a diferença de potencial é gerada devido à diferença de concentração entre duas soluções idênticas.
Resumo Teórico: Uma pilha de concentração é composta por dois eletrodos do mesmo material mergulhados em soluções do mesmo íon, mas com concentrações diferentes. A diferença de potencial é calculada pela Equação de Nernst, que para uma célula com um único íon envolvido é dada por:
E = E0 - (RT/nF) ln (Q)
Onde:
- E é o potencial da célula.
- E0 é o potencial padrão da célula, que é 0 V para uma pilha de concentração com eletrodos idênticos.
- R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol K).
- T é a temperatura em Kelvin (298 K para 25 °C).
- n é o número de elétrons transferidos na reação (1 para cobre).
- F é a constante de Faraday (96485 C/mol).
- Q é o quociente de reação, que neste caso é a razão entre as concentrações das duas soluções.
Para este problema, como a solução do Eletrodo I é 100 vezes mais concentrada que a do Eletrodo II, Q será 1/100.
Justificativa da Alternativa Correta: Aplicando a equação de Nernst simplificada para condições a 25 °C (298 K), e considerando que E0 = 0, temos:
E = -(0,05916/n) log(Q)
Para n = 1 e Q = 1/100,
E = -0,05916 log(0,01)
E = 0,05916 V
Arredondando, obtemos aproximadamente 0,06 V.
Análise das Alternativas Incorretas:
- A - 0,00 V: Esta resposta ignora a diferença de concentração entre as soluções, que é a base para a geração do potencial.
- B - 0,03 V: Subestima a diferença de potencial calculada pela equação de Nernst.
- D - 0,09 V: Superestima o valor da diferença de potencial.
- E - 0,12 V: Esta opção é ainda mais distante do cálculo correto, indicando um erro de entendimento significativo da equação de Nernst.
Estratégia de Interpretação: Ao lidar com questões sobre pilhas de concentração, é crucial identificar a diferença de concentração entre os eletrodos e aplicar corretamente a Equação de Nernst. Lembre-se de que a temperatura padrão é 25 °C e a constante para a equação simplificada é 0,05916 para n = 1.
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