ATIVIDADE EXTRA - ELETROQUÍMICA - FÍSICO-QUÍMICA APLICADA À FARMÁCIA

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
FÍSICO-QUÍMICA APLICADA À FARMÁCIA
DAYSE LIMA XAVIER- 472151
ATIVIDADE EXTRA - ELETROQUÍMICA
1. Uma célula galvânica consiste de um eletrodo de Mg em uma solução de
1,0M de Mg(NO3)2 e um eletrodo de Ag em uma solução de 1,0 M de AgNO3.
Calcule a fem padrão para essa célula a 25 oC.
𝑀𝑔0 → 𝑀𝑔+2(𝑁𝑂
3
)
2
 𝑜𝑢 𝑠𝑒𝑗𝑎 𝑀𝑔+2 (1, 0𝑀) + 2𝑒− → 𝑀𝑔0 𝐸◦ = − 2, 37 𝑉 
2𝐴𝑔0 → 2𝐴𝑔+1𝑁𝑂
3
 𝑜𝑢 𝑠𝑒𝑗𝑎 2𝐴𝑔+1(1, 0𝑀) + 2𝑒− → 𝐴𝑔0 𝐸◦ =+ 0, 80 𝑉 
Pela tabela de potencial padrão temos que o agente oxidante mais forte é a prata,
portanto é a que sofrerá redução e logo o magnésio sofrerá oxidação.
Ânodo (oxidação): 𝑀𝑔0 → 𝑀𝑔+2(1, 0𝑀) + 2𝑒− 𝐸◦ = − 2, 37 𝑉
Cátodo (redução): 2𝐴𝑔+1(1, 0𝑀) + 2𝑒− → 𝐴𝑔0 𝐸◦ = + 0, 80 𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
𝐸
𝑐é𝑙
◦ = + 0, 80 𝑉 − (− 2, 37𝑉) =+ 3, 17𝑉
2. Calcule a constante de equilíbrio para a seguinte reação a 25 oC:
Ânodo (oxidação): 𝑆𝑛0 → 𝑆𝑛+2 + 2𝑒− 𝐸◦ = − 0, 14𝑉
Cátodo (redução): 2𝐶𝑢+2 + 2𝑒− → 2𝐶𝑢+ 𝐸◦ = + 0, 15𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = + 0, 15 𝑉 − (− 0, 14𝑉) = + 0, 29𝑉
Para calcular constante de equilíbrio usa-se:
𝐼𝑛 𝐾 = 𝑛𝐸◦ ÷ 0, 0257 𝑉 = 2 × (+ 0, 29 𝑉)÷ 0, 0257 𝑉 = 22, 56
𝐾 = 𝑒22,56 =6, 27 × 109
3. Calcule a variação da energia de Gibbs padrão para a seguinte reação 25
oC:
Ânodo (oxidação): 2𝐴𝑢0 → 2𝐴𝑢+3 + 6𝑒− 𝐸◦ = + 1, 50 𝑉
Cátodo (redução): 3𝐶𝑎+2 + 6𝑒− → 3𝐶𝑎0 𝐸◦ = − 2, 87 𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
𝐸
𝑐é𝑙
◦ = − 2, 87 𝑉 − (+ 1, 50 𝑉) = − 4, 37𝑉
Usando , teremos que:∆𝐺◦ = − 𝑛𝐹𝐸
𝑐é𝑙
◦
∆𝐺◦ = − 6 × 96. 500 𝐽 • 𝑀𝑜𝑙−1 • 𝑉−1 × (− 4, 37𝑉) = 2, 53 × 106𝐽 • 𝑀𝑜𝑙−1
4. Preveja se a seguinte reação ocorre espontaneamente à 298 K:
Ânodo (oxidação): 𝐶𝑜0 → 𝐶𝑜+2 + 2𝑒− 𝐸◦ = − 0, 28 𝑉
Cátodo (redução): 𝐹𝑒+2 + 2𝑒− → 𝐹𝑒0 𝐸◦ = − 0, 44 𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
𝐸
𝑐é𝑙
◦ = − 0, 44 𝑉 − (− 0, 28 𝑉) = − 0, 16𝑉
Para calcular E usa-se: 𝐸 = 𝐸◦ − 0,0257 𝑉𝑛 × 𝐼𝑛 𝑄
𝐸 = 𝐸◦ − 0,0257 𝑉𝑛 × 𝐼𝑛 
[𝐶𝑜+2]
[𝐹𝑒+2]
 = − 0. 16 𝑉 − 0,0257 𝑉2 × 𝐼𝑛 
0,15 𝑀
0,68 𝑀 
𝐸 =− 0, 16 𝑉 − 0. 01285 𝑉 × − 1, 5114 = − 0, 16 𝑉 − (− 0, 01942) =
− 0, 14 𝑉
Reação não espontânea, pois o E< 0
5. Considere a célula galvânica mostrada abaixo. Em um certo experimento, a
fem da célula é 0,54V a 25 oC. Suponha que [Zn2+] = 1,0M e [PH2] = 1,0 atm.
Calcule o pH dessa célula.
Ânodo (oxidação): 𝑍𝑛0 → 𝑍𝑛+2 + 2𝑒− 𝐸◦ = − 0, 76𝑉
Cátodo (redução): 2𝐻+1 + 2𝑒− → 𝐻
2
 𝐸◦ = 0 𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 0𝑉 − (− 0, 76 𝑉) = + 0, 76 𝑉
Para calcular E usa-se: 𝐸 = 𝐸◦ − 0,0257 𝑉𝑛 × 𝐼𝑛 𝑄
0, 54 𝑉 = + 0, 76 𝑉 − 0,0257 𝑉2 × 𝐼𝑛 
[𝑍𝑛+2] 𝑃
𝐻2
[𝐻+1]2
 = + 0, 76 𝑉 − 0,0257 𝑉2 × 𝐼𝑛 
( 1,0 × 1,0)
[𝐻+]2
 
−0,22 𝑉
− 0.01285 𝑉 = 𝐼𝑛 
 1
[𝐻+]2
 = 𝐼𝑛 1
[𝐻+]2
 = 17, 12 = 1
[𝐻+]2
 = 𝑒17,12 
 1
[𝐻+]2
= 2, 72 × 107 = [𝐻+] = 1 
2,72 ×107 
= 1, 91 × 10−4 𝑀 
3,71𝑃ℎ = − 𝑙𝑜𝑔 [𝐻+] = − 𝑙𝑜𝑔 1, 91 × 10−4 𝑀 =
6. A conversão de NADH em NAD+ libera dois elétrons (no primeiro passo), que
são usados para reduzir o oxigênio molecular a água. Calcule a variação de
energia de Gibbs desse par de elétrons que se move através da cadeia
respiratória.
𝑁𝐴𝐷𝐻 + 𝐻+ + 12 𝑂2 → 𝑁𝐴𝐷
+ + 𝐻
2
𝑂
Â𝑛𝑜𝑑𝑜 (𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜): 𝑁𝐴𝐷𝐻 → 𝑁𝐴𝐷+ + 𝐻+ + 2𝑒− 𝐸◦ = − 0, 315 𝑉 
𝐶á𝑡𝑜𝑑𝑜 (𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜): 12 𝑂2 + 2𝑒
− → 𝐻
2
+𝑂
−2
 𝐸
◦
= + 0, 815 𝑉 
A fem padrão é dada por: 𝐸
𝑐é𝑙
◦ = 𝐸
𝑐á𝑡
◦ − 𝐸
â𝑛𝑜
◦
𝐸
𝑐é𝑙
◦ = + 0, 815𝑉 − (− 0, 315𝑉) = + 1, 13 𝑉
Usando , teremos que:∆𝐺◦ = − 𝑛𝐹𝐸
𝑐é𝑙
◦
∆𝐺◦ = − 2 × 96. 500 𝐽 • 𝑀𝑜𝑙−1 • 𝑉−1 × (+ 1, 13𝑉) =
− 2, 18 × 105𝐽 • 𝑀𝑜𝑙−1
7. A Tabela abaixo será utilizada nos itens (a) e (b).Tabela 1: Distribuição dos
principais íons de uma típica membrana de uma célula nervosa.
(a) Calcule o potencial de membrana para os íons K+, sabendo que o
potencial de membrana é dado por Ein − Eex, onde Ein é o potencial dentro da
célula nervosa e Eex é potencial fora da célula nervosa.
∆𝐸𝑘+ = 0, 0257 𝑉 × 𝐼𝑛 
[𝐾
𝑒𝑥𝑡
+ ]
[𝐾
𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎
+ ]
 = 0, 0257 𝑉 × 𝐼𝑛 5150 = 0, 0257 𝑉 × − 3, 40 = 
− 8, 7 × 10−2 𝑉
(b) Calcule o potencial de membrana para os íons Na+.
∆𝐸𝑁𝑎+ = 0, 0257 𝑉 × 𝐼𝑛 
[𝑁𝑎
𝑒𝑥𝑡
+ ]
[𝑁𝑎
𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎
+ ]
 = 0, 0257 𝑉 × 𝐼𝑛 150 15 = 0, 0257 𝑉 × 2, 30 =
5, 9 × 10−2 𝑉