PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão Q10 da 2ª fase da FUVEST 2008
Foi montada uma pilha em que o pólo positivo era constituído por um bastão de paládio, mergulhado numa solução de cloreto de paládio e o pólo negativo, por um bastão de níquel, mergulhado numa solução de sulfato de níquel. As semi-reações que representam os eletrodos são:
a) Escreva a equação que representa a reação química que ocorre quando a pilha está funcionando (sentido espontâneo).
b) O que acontece com as concentrações de \ce{Pd^{2+}} e \ce{Ni^{2+}} durante o funcionamento da pilha? Explique.
c) Os dados da tabela abaixo sugerem que o princípio de Le Châtelier se aplica à reação química que acontece nessa pilha. Explique por quê.
| Experimento | [Pd^{2+}] / mol L^{-1} | [Ni^{2+}] / mol L^{-1} | E / V |
|---|---|---|---|
| A | 1,00 | 0,100 | 1,27 |
| B | 1,00 | 1,00 | 1,24 |
| C | 0,100 | 1,00 | 1,21 |
E = diferença de potencial elétrico
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Resolução comentada
a) Na pilha, o pólo positivo (cátodo) é o paládio, onde ocorre redução. O pólo negativo (ânodo) é o níquel, onde ocorre oxidação. Assim:
- Cátodo: \ce{Pd^{2+} + 2 e- -> Pd}
- Ânodo: \ce{Ni -> Ni^{2+} + 2 e-}
Somando as semirreações, os elétrons se cancelam:
Reação global: \ce{Pd^{2+} + Ni -> Pd + Ni^{2+}}.
b) Pela reação global, cada \ce{Pd^{2+}} que se reduz a \ce{Pd} metálico sai da solução, e cada átomo de \ce{Ni} oxidado entra na solução como \ce{Ni^{2+}}.
Portanto, com a pilha funcionando, o \ce{Pd^{2+}} é consumido e sua concentração diminui. O \ce{Ni^{2+}} é produzido e sua concentração aumenta.
A concentração de \ce{Pd^{2+}} diminui e a de \ce{Ni^{2+}} aumenta.
c) O princípio de Le Châtelier diz que, ao perturbar um equilíbrio, o sistema se desloca no sentido que minimiza a perturbação. Aqui, quanto mais favorecida a reação direta, maior a tensão E da pilha.
Comparando os experimentos:
- De B para A, a [\ce{Ni^{2+}}] diminui (de 1,00 para 0,100) com [\ce{Pd^{2+}}] constante. Diminuir produto desloca o equilíbrio para a direita (reação espontânea favorecida), e E aumenta (1,24 para 1,27 V).
- De B para C, a [\ce{Pd^{2+}}] diminui (de 1,00 para 0,100) com [\ce{Ni^{2+}}] constante. Diminuir reagente desloca o equilíbrio para a esquerda (reação direta desfavorecida), e E diminui (1,24 para 1,21 V).
Os dados mostram que E aumenta quando se diminui a concentração do produto (\ce{Ni^{2+}}) e diminui quando se diminui a do reagente (\ce{Pd^{2+}}), o que concorda com o princípio de Le Châtelier.
Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier).
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