Algumas constantes termodinâmicas de equilíbrio tais como constantes de
produto de solubilidade (Kps), de formação (Kf), de dissociação (Kd) e de acidez (Ka)
podem ser calculadas a partir de métodos eletroanalíticos. A partir destas constantes,
também é possível estimar potenciais padrões de reações (E°). Sabendo que o valor de
Kps de Cu(IO3)2 é 1,4 x 10-7 , calcule o valor de E° da semi-reação:
Cu(IO3)2(s) + 2e─ ⇌ Cu(s) + 2IO3
─ (aq)
Dado: Cu2+ + 2e- ⇌ Cu(s) E° = + 0,337 V
Para calcular o valor de E° da semi-reação fornecida, vamos usar a equação de Nernst, que relaciona o potencial padrão de uma reação com a constante de equilíbrio (K) da reação.
A equação de Nernst é dada por:
E = E° - (RT/nF) * ln(Q)
onde: E é o potencial da célula no equilíbrio, E° é o potencial padrão da reação, R é a constante dos gases ideais (8,314 J/(mol·K)), T é a temperatura absoluta em Kelvin, n é o número de elétrons transferidos na reação, F é a constante de Faraday (96.485 C/mol), ln é o logaritmo natural, Q é o quociente de reação.
Na reação fornecida, temos uma relação de 2:1 entre os elétrons e os íons Cu(IO3)2. Portanto, n = 2.
Primeiro, precisamos determinar o valor de Q. Para isso, vamos escrever a expressão da constante de equilíbrio (K) da reação em termos das concentrações dos produtos e reagentes:
K = [Cu] / [IO3]²
Sabemos que o valor de Kps de Cu(IO3)2 é 1,4 x 10^-7. Portanto, podemos escrever:
Kps = [Cu][IO3]²
Substituindo [Cu] por 1 (porque Cu está na forma sólida) e [IO3] por x (concentração molar dos íons IO3-), temos:
1,4 x 10^-7 = (1)(x)²
x² = 1,4 x 10^-7 x ? 1,18 x 10^-4 M
Agora que temos o valor da concentração dos íons IO3-, podemos calcular o valor de Q:
Q = [Cu] / [IO3]²
Q = 1 / (1,18 x 10^-4)²
Q ? 6728,97 M?²
Agora, podemos calcular o valor de E° usando a equação de Nernst:
E = E° - (RT/nF) * ln(Q)
Vamos considerar uma temperatura de 298 Kelvin (25 °C):
E = 0,337 V - ((8,314 J/(mol·K))(298 K)/(2(96.485 C/mol)) * ln(6728,97 M?²)
Simplificando:
E = 0,337 V - (0,02569 V) * ln(6728,97 M?²)
E = 0,337 V - (0,02569 V) * 8,815
E = 0,337 V - 0,2261 V
E = 0,1109 V
Espero ter ajudado!
onde
e
logo:
então:
E = 0,337 +0,074
E = 0,411 V