Quimica-Aula13

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AULA 13
QUÍMICA
Como calcular a voltagem de uma pilha 
fora das condições padrão?
Prof Dr Paulo R M Correia
Escola de Artes, Ciências e Humanidades I USP Leste
Retomada
Potencial padrão de redução
Diagrama de célula eletroquímica
Processos espontâneos (E>0)
Processos não espontâneos (E<0) 
Nessa aula
A equação de Nerst
Cálculo da voltagem das pilhas a partir da 
concentração dos reagentes e do potencial de 
redução padrão
Foco conceitual
Equação de Nerst
Condições padrão
Raramente se verificam no mundo real 
Concentração: 1 mol/L
•Reagentes: concentração diminui com o tempo
•Produtos: concentração aumenta com o tempo
Necessário corrigir o potencial padrão (E0)
A equação de Nerst
Relaciona E com E0 e concentração das espécies
participantes
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝑹𝑻
𝒏𝑭
𝐥𝐧𝑸
R: constante dos gases
R = 8,314472 J/K.mol
T: temperatura (K)
n: número de mols de e-
F: constante de Faraday
F = 9,6485337 . 104 C/mol
A equação de Nerst
Relaciona E com E0 e concentração das espécies
participantes
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝑹𝑻
𝒏𝑭
𝐥𝐧𝑸
Q: quociente de reação
𝒂𝑨 + 𝒃𝑩 → 𝒄𝑪 + 𝒅𝑫
𝑸 =
[𝑪]𝒄. [𝑫]𝒅
[𝑨]𝒂. [𝑩]𝒃
A equação de Nerst
Se t = 25oC (T = 298K)
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝟖, 𝟑𝟏𝟒𝟒𝟕𝟐 . 𝟐𝟗𝟖
𝒏 . 𝟗, 𝟔𝟒𝟖𝟓𝟑𝟑𝟕 . 𝟏𝟎𝟒
𝐥𝐧𝑸
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝟎, 𝟎𝟐𝟓𝟕
𝒏
𝐥𝐧𝑸
A equação de Nerst
Se t = 25oC (T = 298K)
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝟎, 𝟎𝟐𝟓𝟕
𝒏
𝐥𝐧𝑸
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟐
𝒏
𝐥𝐨𝐠𝑸
Exemplo
Uma célula voltaica é montada a 25oC com as 
semicélulas Al3+ (0,0010 M) I Al e Ni2+ (0,50 M) I 
Ni. Escreva a equação para a reação que 
ocorre quando a célula gera corrente elétrica e 
determine o potencial.
Quem
sofrerá
redução?
Tabela de 
potenciais
padrão de 
redução
Semi-reações da pilha
Ni+2(aq) + 2e
-  Ni0(s) E
0 = - 0,28 V
Al0(s)  Al
3+
(aq) + 3e
- E0 = + 1,66 V
2 Al0(s) + 3 Ni
2+
(aq)  3 Ni
0
(s) + 2 Al
3+
(aq) E
0 = + 1,38 V
3 Ni+2(aq) + 6e
-  3 Ni0(s) E
0 = - 0,28 V
2 Al0(s)  2Al
3+
(aq) + 6e
- E0 = + 1,66 V n = 6 
elétrons
Célula voltaica (pilha)
Redução Oxidação
e-e-
SO4
2-
Na+
1. Solução de Ni2+
2. Barra de Ni0
3. Solução de Al3+
4. Barra de Al0
5. Solução de Na2SO4
6. Fio condutor
Catodo (+) Anodo (-)
Diagrama de célula
Al(s) I Al
3+
(aq) II Ni
2+
(aq) I Ni(s)
Al(s) I Al
3+
(aq) II Ni
2+
(aq) I Ni(s)
Anodo (–): semi-reação de oxidação
Al(s) I Al
3+
(aq) II Ni
2+
(aq) I Ni(s)
Catodo (+): semi-reação de redução
Al(s) I Al
3+
(aq) (1,0 M) II Ni
2+
(aq) (1,0 M) I Ni(s) E
0 = + 1,38 V
Quociente de reação
2 Al0(s) + 3 Ni
2+
(aq)  3 Ni
0
(s) + 2 Al
3+
(aq) E
0 = + 1,38 V
𝑸 =
[𝑪]𝒄. [𝑫]𝒅
[𝑨]𝒂. [𝑩]𝒃
=
[𝑵𝒊𝟎]𝟑. [𝑨𝒍𝟑+]𝟐
[𝑨𝒍𝟎]𝟐. [𝑵𝒊𝟐+]𝟑
𝑸 =
[𝑪]𝒄. [𝑫]𝒅
[𝑨]𝒂. [𝑩]𝒃
=
[𝑵𝒊𝟎]𝟑. [𝑨𝒍𝟑+]𝟐
[𝑨𝒍𝟎]𝟐. [𝑵𝒊𝟐+]𝟑
𝑸 =
[𝑨𝒍𝟑+]𝟐
[𝑵𝒊𝟐+]𝟑
Sólidos não são considerados
Potencial da pilha
𝑸 =
[𝑨𝒍𝟑+]𝟐
[𝑵𝒊𝟐+]𝟑
=
𝟏
𝟏
= 𝟏Nas condições padrão
𝑬 = 𝑬𝟎 −
𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟐
𝒏
𝐥𝐨𝐠𝑸
𝑬 = 𝟏, 𝟑𝟖 −
𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟐
𝟔
𝐥𝐨𝐠 𝟏 𝑬 = 𝟏, 𝟑𝟖𝑽
Potencial da pilha: exercício
𝑸 =
[𝑨𝒍𝟑+]𝟐
[𝑵𝒊𝟐+]𝟑
=
(𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟎)𝟐
(𝟎, 𝟓𝟎)𝟑
= 𝟖, 𝟎. 𝟏𝟎−𝟔
𝑬 = 𝟏, 𝟑𝟖 −
𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟐
𝟔
𝐥𝐨𝐠 𝟖, 𝟎. 𝟏𝟎−𝟔
𝑬 = 𝟏, 𝟑𝟖 − −𝟎, 𝟎𝟓 𝑬 = 𝟏, 𝟒𝟑𝑽