Teoria e Exercios

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Teoria e Exercícios
Entregar esta lista de exercícios (1 ao 5) como atividade do 2ºBimestre
 
Teoria de Debye-Huckel sobre a Estrutura das Soluções Diluídas Iônicas
A intensidade e o longo alcance das interações Coulombianas entre os íons de cargas opostas, significa que esta interação é a principal responsável pelos afastamentos das soluções iônicas da idealidade e domina sobre todas as outras contribuições para o comportamento não ideal.
Essa é a base da teoria de Debye-Huckel das soluções iônicas, formulada em 1923 por Peter Debye e Eric Huckel. Veremos uma descrição qualitativa da teoria e suas principais conclusões.
Íon central
Atmosfera iônica
Modelo:
Íons de cargas opostas se atraem mutuamente, assim, nas soluções é mais provável que se encontre ânions nas vizinhanças de cátions e vice-versa. A solução iônica é eletricamente neutra, mas, na vizinhança de um íon há sempre um excesso de contra-íons.
Teoria de Debye-Huckel sobre a Estrutura das Soluções Diluídas Iônicas
A nuvem de contra-íons move-se ao redor do íon central com simetria esférica e estes íons tem uma carga total líquida igual a do íon central, mas, de sinal oposto, recebendo o nome de atmosfera iônica.
O caráter da distribuição dos íons da atmosfera iônica ao redor do íon central é condicionado pelo campo do íon central. A energia e portanto, o potencial químico de qualquer íon central diminui devido à interação eletrostática do íon com sua atmosfera iônica.
A probabilidade de se encontrar um íon de carga oposta será maior quanto mais próximo estiver da carga central. Essa probabilidade diminui com a distância em relação ao íon central e pelo movimento térmico dos íons. Num lapso de tempo, a densidade () formada pelos íons da atmosfera iônica diminui à medida que a “nuvem” se afasta do íon central.
Modelo:
Teoria de Debye-Huckel sobre a Estrutura das Soluções Diluídas Iônicas
Esse modelo leva a uma expressão em que o coeficiente de atividade iônico médio pode ser calculado em concentrações muito reduzidas. Essa expressão é chamada de Lei Limite de Debye-Huckel, onde:
Modelo:
(34)
onde: A=0,509 p/ soluções aquosas a 25ºC
 I é a força iônica, uma grandeza adimensional da solução
(35)
onde: zi é a carga do íon (+ p/ cátion e – p/ ânion)
 bi é a molalidade do íon
 i estende-se a todos os íons presentes na solução
I = f(ci; zi)
* A Força Iônica (I) mede a intensidade do campo gerado pelo íon na solução.
Teoria de Debye-Huckel sobre a Estrutura das Soluções Diluídas Iônicas
A força iônica acentua a carga dos íons; pois o nº de cargas aparece elevado ao quadrado na equação. As soluções que possuem 2 tipos de íons com molalidades b+ e b-:
Exercícios empregando a Lei Limite de 
Debye-Huckel....
“Lei Limite” 
Aplica-se a eletrólitos 1:1 (válida para b  0,01 mol/Kg)
A Fig ilustra a representação experimental da Lei de Debye-Huckel (eq. 34). P/ I  0 dados experimentais se assemelham aos teóricos. A eq. se ajusta melhor a eletrólitos 1:1.
(36)
Log 
(34)
1-Calcular o valor de  , a± e a em soluções de 1,0x10-4 e 1,0x10-3 molal de HCl, CaCl2 e ZnSO4, a 25 ºC.
Dados:
2-Considere uma pilha de Daniell que possui 100 cm3 de uma solução de CuSO4 1,00 mol/L nocompartimento do eletrodo positivo e 100 cm3 de uma solução de ZnSO4 1,00 mol/L no compartimento do eletrodo negativo. O eletrodo de zinco é suficientemente grande para que não limite a reação.
Calcule o potencial da pilha após 0%, 50%, 90%, 99,9%, 99,99% do sulfato de cobre disponível ser consumido.
3-Um eletrodo de platina encontra-se imerso em 100 mL de uma solução em que a soma das concentrações dos íons Fe2+ e Fe3+ é igual a 0,100 mol/L. Se adicionarmos Sn2+ à solução, ocorrerá a reação 
 Calcule o potencial da platina após a adição de 40 mL, 49,0 mL, 49,99 mL, 50,0 mL, 50,01 mL, 50,10 mL, 51,0 mL e 60 mL de uma solução de Sn2+ 0,100 mol/L. 
4-Calcule a E da pilha (298 K) gerada pela reação abaixo quando 
aCr2O72- = 2,0 aH+ = aI- = 1,0 e aCr3+ = 1,0 x 10-5. 
(E0 = 0,79 V) 
Cr2O72-(aq) + 6I-(aq) + 14H+(aq)  2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l) 
5-Se a voltagem de uma célula Zn/H+ é 0,45 V a 25 °C quando aZn2+ = 1,0 e PH2 = 1,0, qual é a concentração de H+. 
Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2(g) E° = 0,76 V 
2
1
.
log
AI
z
z
-
+
-
=
±
g
)
º
/
(
2
1
2
b
b
z
I
i
i
i
å
=
º
/
)
(
2
1
2
2
b
z
b
z
b
I
-
-
+
+
+
=
2
1
.
log
AI
z
z
-
+
-
=
±
g
% de Cu
2+
 consumido [Cu
2+
] remanescente [Zn
2+
] E (V) 
0,0 
50,0 
90,0 
99,9 
99,99 
 
+
+
+
+
+
Û
+
4
2
2
3
2
2
Sn
Fe
Sn
Fe