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Cálculo do potencial de uma pilha

Química

O cálculo do potencial de uma pilha ocorre pela diferença entre os potenciais de redução ou dos potenciais de oxidação dos metais presentes no dispositivo.
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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:

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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

O multímetro é um equipamento utilizado para medir a voltagem de uma pilha
O multímetro é um equipamento utilizado para medir a voltagem de uma pilha

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

DIAS, Diogo Lopes. "Cálculo do potencial de uma pilha"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-potencial-uma-pilha.htm. Acesso em 13 de outubro de 2019.

Assista às nossas videoaulas
Lista de Exercícios
Questão 1

(Udesc) Analise a pilha Feº; Fe2+ // Cu2+; Cuº, cujos potenciais-padrão de redução são:

Fe2+ + 2 e- → Feº Eº = -0,44V

Cu2+ + 2 e- → Cuº Eº = + 0,34V

A alternativa que indica a ddp (ΔEº) para essa pilha é:

a) 0,78V

b) 0,10V

c) -0,10V

d) 1,56V

e) 0,20V

Questão 2

(UFTM) O marca-passo é um dispositivo para estimulação elétrica do músculo cardíaco e possui um gerador de pulsos e um eletrodo. O gerador de pulsos elétricos é um circuito eletrônico miniaturizado instalado no interior da caixa torácica do paciente, e a fonte de energia é uma bateria compacta localizada fora do tórax. A bateria do marcapasso é formada pelos metais lítio e prata. Os potenciais-padrão de redução desses metais são:

Li+(aq) + e → Li(s) Eo = –3,05 V

Ag+(aq) + e → Ag(s) Eo = +0,80 V

A ddp da pilha formada entre eles e a reação do ânodo são:

a) +3,85 V e Ag+(aq) + e → Ag(s)

b) –3,85 V e Ag(s) → Ag+(aq) + e

c) +3,85 V e Li+(aq) + e → Li(s)

d) +3,85 V e Li(s) → Li+(aq) + e

e) –3,85 V e Li(s) → Li+(aq) + e

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