Química – Semana 181 (12 de novembro)

Escritor: João Antônio Pimentel

INICIANTE

Um dos sistemas mais simples é a separação por complexação eletroquimicamente mediada (EMCS), onde o adsorvente redox-ativo é ativado para a captura de $CO_2$ no cátodo, enquanto no ânodo ele é desativado e libera o $CO_2$. Um caso mais específico éEMCS em solução, onde o adsorvato é dissolvido diretamente na solução.

No processo de captura o primeiro passo é a reação eletroquímica:

$A(aq) + me^- \rightleftharpoons A^{m-}(aq)$

Usando a equação de Nernst, escreva uma expressão para o potencial de redução da meia-célula E. Como você poderia relacionar o potencial de redução da semi-reação com a energia livre de Gibbs?

INTERMEDIÁRIO

Depois, o $A^{m-}$ é capturado pelo $CO_2$

$A^{m-}(aq) + mCO_2(g) \rightleftharpoons A(CO_2)_m^{m-}$

Escreva a expressão para a constante de equilíbrio dessa reação assumindo que a pressão total do sistema é igual a $1 atm$, essa reação será endotérmica ou exotérmica? Justifique com base nas ligações.

AVANÇADO

Por conveniência, podemos definir a concentração total de adsorvente – $A_0$ :

$A_0 = [A] + [A^{m-}] + [A(CO_2)_m^{m-}]$

a fração ativada é definida como:

$x_a' = \frac{[A^{m-}] + [A(CO_2)_m^{m-}]}{A_0}$

Agora estamos preparados para separar a expressão do potencial de meia célula E em termos da fração ativada e da pressão de CO2:

$E = E^0 + \frac{RT}{mF} \cdot f_1(x_a') + \frac{RT}{mf} \cdot f_2(K \cdot P_{CO_2}^m)$

Encontre uma expressão logarítmica para $f_1$ e $f_2$.