Soluções Química – Semana 182

Escrito por: Luiz Viegas.

INICIANTE

A) Através da tabela presente na aula 2 de eletroquímica, podemos observar que as semi-reações que ocorrem na célula são as seguintes:

$Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$, $E^{\circ} = +0,76V$

$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow Cu_{(s)}$, $E^{\circ} = +0,34V$

Com base nisso, podemos ver que a reação global da célula de Daniell é a seguinte:

$Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$, $E^{\circ} = +1,10V$

Utilizando a equação de Nernst, portanto, podemos observar como o potencial da pilha irá variar com a modificação das concentrações das espécies; da seguinte forma:

$E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF}\cdot ln(Q)$

$E = 1,10 - \frac{0,059}{n}\cdot ln(Q) \rightarrow E = 1,10 - \frac{0,059}{2} \cdot ln(\frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]})$

$E = 1,10 - 0,0475 \cdot ln(2) \rightarrow E = 1,067V$

B) A energia pode ser entendida pelo $\Delta G$ da pilha nessa situação, que é expresso da seguinte forma: 

$\Delta G = -nFE$

Utilizando o mesmo esquema do item anterior, chegamos que o potencial nessa situação é:

$E = 1,11V$

Portanto, temos:

$\Delta G = -2 \cdot 96486 \cdot 1,11 \rightarrow \Delta G = -214,411 kJ/mol Zn$

C) Veja que a ponte salina é o meio que faz com que a reação eletroquímica continue a sua duração, isto é, o meio no qual há a troca de íons e o consequente fluxo eletrônico. Por conta disso, a pilha não segue ocorrendo caso não haja a presença da ponte salina, fazendo com que o uso dela não seja verificado.

INTERMEDIÁRIO

A) É importante notar que a única grandeza que é conservada em um diagrama de Latimer é a energia livre das transformações. Por conta disso, para encontrarmos o potencial entre o $MnO_{4}^{-}$ e o $Mn^{3+}$, deve-se realizar o seguinte:

$\Delta G_{VII \rightarrow III} = \Delta G_{VII \rightarrow IV} + \Delta G_{IV \rightarrow III}$

$-nFE_{VII \rightarrow III} = -nFE_{VII \rightarrow IV} - nFE_{IV \rightarrow III}$

$4E_{VII \rightarrow III} = 3E_{VII \rightarrow IV} + E_{IV \rightarrow III}$

$4 \cdot E_{VII \rightarrow III} = 3\cdot 1,70 + 0,95 \rightarrow E_{VII \rightarrow III} = 1,51V$

B) O diagrama de Frost resulta no seguinte: 

AVANÇADO

A) Note que este mecanismo é apenas um proposto. Qualquer um outro que possua a iniciação do ROOR e as seguintes propagações resultando no produto anti-Markovnikov.

B) e C) O mecanismo completo para a transformação é proposto abaixo. Note que o que faz com que a etapa intermediária ocorra é a liberação do $CO_{2(g)}$, que é entropicamente favorável.