Uma célula de concentração foi construída cm dois eletrodos de cromo. Em uma semi-célula foi adicionada uma solução 1 M\pu{1 M} de cloreto de cromo(III), CrClX3\ce{CrCl3} e na outra, uma solução 0,001 M\pu{0,001 M} de CrClX3\ce{CrCl3}.

Considere as operações:

  1. Adição de 100 mL\pu{100 mL} de água no compartimento do anodo.

  2. Adição de 100 mL\pu{100 mL} de água no compartimento do catodo.

  3. Adição de 100 mL\pu{100 mL} de uma solução 1 M\pu{1 M} de NaOH\ce{NaOH} no compartimento do anodo.

  4. Aumento da massa do eletrodo de cromo no compartimento do anodo.

Assinale a alternativa que relaciona as operações que aumentariam o potencial da célula.

Gabarito 3L.16

Em uma célula de concentração o potencial padrão é 0 já que nas condições padrão ambas as soluções teriam concentração igual a 1 M e o catodo será aquele que possuir a maior concentração de CrX3+\ce{Cr^3+}. A reação que ocorre no catodo é a seguinte: CrX3+(aq)+3 eX−→Cr(s)\ce{Cr^{3+}(aq) + 3e- ->Cr(s)} A reação que ocorre no anodo é a seguinte: Cr(s)→CrX3+(aq)+3 eX−\ce{Cr(s) ->Cr^{3+}(aq) +3e-} Cálculo do quociente reacional da reação global(lembrando que nXe=3\ce{n_{e}}=3): Q=[CrX3+]Xanodo[CrX3+]Xcatodo\ce{Q = \frac{[Cr^{3+}]_{anodo}}{[Cr^{3+}]_{catodo}}}

Dessa forma o potencial será dado da seguinte forma a partir da equação de Nernst: E=−RT3 Fln⁡[CrX3+]Xanodo[CrX3+]Xcatodo\ce{E = -\frac{RT}{3F}\ln\frac{[Cr^{3+}]_{anodo}}{[Cr^{3+}]_{catodo}}} 1.Ao adicionar água no anodo estamos diluindo a solução de CrX3+\ce{Cr^{3+}} no anodo dessa forma sua concentração diminui, então o termo negativo diminui, consequentemente o potencial aumenta. ↑ E=−RT3 Fln⁡[CrX3+]Xanodo↓[CrX3+]Xcatodo\ce{^ E = -\frac{RT}{3F}\ln\frac{[Cr^{3+}]_{anodo}\ce{v}}{[Cr^{3+}]_{catodo}}} 2.Ao adicionar água no catodo estamos diluindo a solução de CrX3+\ce{Cr^{3+}} no catodo dessa forma sua concentração diminui, então o termo negativo aumenta, consequentemente o potencial diminui ↓ E=−RT3 Fln⁡[CrX3+]Xanodo[CrX3+]Xcatodo↓\ce{v E = -\frac{RT}{3F}\ln\frac{[Cr^{3+}]_{anodo}}{[Cr^{3+}]_{catodo}\ce{v}}} 3.Ao adicionar íons hidróxido no anodo, parte do CrX3+\ce{Cr^{3+}} irá precipitar, dessa forma a concentração de íons CrX3+\ce{Cr^{3+}} no anodo irá diminuir, dessa forma o potencial aumenta. ↑ E=−RT3 Fln⁡[CrX3+]Xanodo↓[CrX3+]Xcatodo\ce{^ E = -\frac{RT}{3F}\ln\frac{[Cr^{3+}]_{anodo}\ce{v}}{[Cr^{3+}]_{catodo}}} 4.Sólidos tem atividade 1 então alterar suas quantidades não altera o potencial da célula.