QUÍMICA
Pilha de concentração é uma pilha com duas células de volume equivalente do mesmo material diferindo apenas na concentração. Pode-se calcular o potencial desenvolvido por uma tal célula usando a equação de Nernst. Uma célula de concentração produz uma pequena tensão enquanto tenta alcançar o equilíbrio. Este equilíbrio ocorre quando a concentração do reagente em ambas as células são iguais.
O eletrodo mergulhado na solução mais concentrada funciona como cátodo e o eletrodo mergulhado na solução menos concentrada funciona com ânodo.
Na figura. Os dois eletrodos de cobre foram inseridos em uma solução de sulfato de cobre, sendo que a mais concentrada tinha uma concentração de 0,2mol/L enquanto a mais diluída de 1,0 x 10-3 mol/L. Os dois compartimentos foram conectados por uma ponte salina, feita com um papel de filtro dobrado e embebido numa solução saturada de NaCl, e por um fio externo ligado a um voltímetro "V".
Imagem no anexo
Marque as alternativas corretas:
1) ( ) O catodo da pilha é o compartimento contendo a solução mais concentrada, onde ocorre a semirreação de redução representada pela semi-equação: Cu2+ + 2e- → Cu(s)
2) ( ) A oxidação do Cu(s) ocorre na semicélula contendo a solução mais diluída, dessa forma aumentando a concentração de Cu2+ (aq) na solução.
3) ( ) A pilha de concentração montada produziu uma diferença de potencial de aproximadamente 23 mV.
4) ( ) A equação química que representa a reação total de uma pilha de concentração pode ser assim descrita: Cu2+ (aq; concentrada) → Cu2+ (aq; diluída)
5) ( ) A oxidação do Cu(s) ocorre na semicélula contendo a solução mais concentrada, dessa forma aumentando a concentração de Cu2+ (aq) na solução.
6) ( ) A redução de Cu2+ (aq) ocorre na semicélula contendo a solução mais concentrada, consequentemente diminuindo a concentração de Cu2+ (aq).
7) ( ) O compartimento com a solução mais diluído é o anodo da pilha, onde ocorre a semirreação de oxidação de Cu(s) → Cu2+ + 2e-.
8) ( ) O ponto no qual a pilha atinge o equilíbrio e está "descarregada" é quando as concentrações de Cu2+ (aq) nos dois compartimentos são iguais a 1mol/L.
Soluções para a tarefa
1) (V) O catodo da pilha é o compartimento contendo a solução mais concentrada, onde ocorre a semirreação de redução representada pela semi-equação: Cu²⁺ + 2e → Cu
2) (V) A oxidação do Cu(s) ocorre na semicélula contendo a solução mais diluída, dessa forma aumentando a concentração de Cu²⁺ (aq) na solução.
3) (F) A pilha de concentração montada produziu uma diferença de potencial de aproximadamente 23 mV.
Para calcular a ddp de uma pilha de concentração, usamos a Equação de Nerst:
ΔE = ΔE° - (0,0592/n) · ln ([cátodo]/[ânodo])
ΔE = 0 - (0,0592/2) · ln (1,0 x 10⁻³/0,2)
ΔE = 0 - 0,0296 · ln 5 x 10⁻³
ΔE = 0 - 0,0296 · (- 5,3)
ΔE = 0 + 0,157
ΔE = + 0,157 V
4) (V) A equação química que representa a reação total de uma pilha de concentração pode ser assim descrita: Cu²⁺ (aq; concentrada) → Cu²⁺ (aq; diluída)
5) (F) A oxidação do Cu(s) ocorre na semicélula contendo a solução mais concentrada, dessa forma aumentando a concentração de Cu²⁺ (aq) na solução.
6) (V) A redução de Cu²⁺ (aq) ocorre na semicélula contendo a solução mais concentrada, consequentemente diminuindo a concentração de Cu²⁺ (aq).
7) (V) O compartimento com a solução mais diluída é o ânodo da pilha, onde ocorre a semirreação de oxidação de Cu(s) → Cu²⁺ + 2e.
8) (F) O ponto no qual a pilha atinge o equilíbrio e está "descarregada" é quando as concentrações de Cu²⁺ (aq) nos dois compartimentos são iguais a 1 mol/L.
O ponto no qual a pilha atinge o equilíbrio e está "descarregada" é quando as concentrações de Cu²⁺ (aq) nos dois compartimentos são iguais, não necessariamente igual a 1 mol/L. É possível calcular essa concentração de equilíbrio, mas o problema não nos deu subsídios.