O cálculo do potencial de uma pilha é realizado quando se deseja saber com antecedência (antes da montagem) qual será a voltagem, fem (força eletromotriz) ou ddp (diferença de potencial) que uma determinada pilha gerará a partir de dois metais com características diferentes.
O termo com antecedência foi utilizado porque, se quisermos medir a voltagem de um dispositivo qualquer, tanto de uma pilha quanto de uma bateria, basta utilizar um multímetro.
Cada um dos metais que participam da composição do ânodo e do cátodo da pilha apresenta diferentes capacidades para sofrer oxidação (capacidade de perder elétrons) e redução (capacidade de ganhar elétrons). Essa capacidade de oxidar ou reduzir é chamada de potencial. Assim sendo, os metais que compõem o eletrodo de uma pilha podem apresentar:
Potencial-padrão de redução (Ered): é a capacidade que o eletrodo apresenta de sofrer o fenômeno da redução. Esse potencial é medido em volts (V) e seu valor é o mesmo para o potencial-padrão de oxidação, mas com sinal oposto.
Potencial-padrão de oxidação (Eoxi): é a capacidade que o eletrodo apresenta de sofrer o fenômeno da oxidação. Esse potencial é medido em volts (V) e seu valor é o mesmo para o potencial-padrão de redução, mas com sinal oposto.
OBS.: Um potencial-padrão pode ser influenciado pela temperatura e pela concentração das soluções utilizadas na montagem da pilha.
Para realizar o cálculo do potencial de uma pilha, devemos conhecer os valores dos potenciais-padrão, seja de oxidação, seja de redução, e aplicar na seguinte equação matemática:
ΔE = Ered (maior) - Ered (menor)
ou
ΔE = Eoxi (maior) - Eoxi (menor)
ΔE = variação do potencial de uma pilha (fem ou ddp).
Essa equação utiliza a variação do potencial porque, como no dispositivo ocorrem a oxidação e a redução, a medida do potencial será dada simplesmente pela subtração do potencial de cada um dos eletrodos (metais).
OBS.: Só podemos afirmar que estamos trabalhando com uma pilha quando o cálculo do potencial resulta em um valor positivo.
Acompanhe agora alguns exemplos de questões que abordam o cálculo do potencial de uma pilha:
Exemplo 1: (UFSC-SP) Dadas as semirreações:
2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2 e Eoxi = - 0,77 V
2 Cl-1 → 1 Cl2 + 2 e Eoxi = - 1,36 V
Calcule o potencial da reação abaixo (pilha) e diga se ela é espontânea ou não, assinalando a opção correta:
2 Fe+2 + Cl2 → 2 Fe+3 + 2 Cl-1
a) – 0,59V, não é espontânea
b) 0,59 V, não é espontânea
c) 0,59 V, é espontânea
d) – 2,13 V, não é espontânea
e) 2,13 V, é espontânea
Resolução:
Como o exercício pede para determinar o valor do potencial da pilha, basta analisar os potenciais de oxidação fornecidos para julgar qual deles é o maior e qual é o menor:
2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2 e Eoxi = - 0,77 V (Esse é o maior)
2 Cl-1 → 1 Cl2 + 2 e Eoxi = - 1,36 V (Esse é o menor)
Em seguida, basta aplicar na fórmula do cálculo do potencial de uma pilha:
ΔE = Eoxi (maior) - Eoxi (menor)
ΔE = - 0,77 - (-1,36)
ΔE = - 0,77 + 1,36
ΔE = + 0,59 V
Como o potencial encontrado apresenta um valor positivo, temos um processo espontâneo. Letra c).
Exemplo 2: (UFMS) Considere as semirreações, abaixo indicadas, com seus respectivos potenciais- padrão de redução, em volt (V):
Ag+ + e → Ag Ered = 0,80 V
Cu+2 + 2 e → Cu Ered = 0,34V
Calcule o potencial da reação abaixo (pilha) e diga se ela é espontânea ou não, assinalando a opção correta:
Cu + 2 Ag+→ Cu+2 + 2 Ag
a) – 4,6 V
b) – 0,46 V
c) + 0,46 V
d) + 1,14 V
e) - 1,14 V
Resolução:
Como o exercício pede para determinar o valor do potencial da pilha, basta analisar os potenciais de redução fornecidos para julgar qual deles é o maior e qual é o menor:
Ag+ + e → Ag Ered = 0,80 V (Esse é o maior)
Cu+2 + 2 e → Cu Ered = 0,34V (Esse é o menor)
Em seguida, basta aplicar na fórmula do cálculo do potencial de uma pilha:
ΔE = Ered (maior) - Ered (menor)
ΔE = 0,80 - (0,34)
ΔE = 0,80 – 0,34
ΔE = + 0,46 V
Como o potencial encontrado apresenta um valor positivo, temos um processo espontâneo. Letra c).
Por Me. Diogo Lopes Dias
Fonte: Brasil Escola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-potencial-uma-pilha.htm