Whatsapp icon Whatsapp

Cálculos com a equação de Nernst

Os cálculos com a equação de Nernst são utilizados para determinar pH e Kps em soluções, além da determinação do potencial de uma pilha em um dado momento.
Equipamento que determina pH de solução por meio do cálculo com a equação de Nernst
Equipamento que determina pH de solução por meio do cálculo com a equação de Nernst

Os cálculos com a equação de Nernst são realizados quando desejamos obter as seguintes informações:

  • pH de uma solução;

  • Kps de determinado soluto;

  • potencial de uma pilha em determinado momento.

A equação de Nernst apresenta a seguinte composição:

ΔE = ΔEo0,059.log [Me+]c
                     n           [X+]b

  • ΔE = variação do potencial da pilha em certo instante;

  • ΔEo = variação do potencial-padrão da pilha (voltagem total dela);

  • [Me+] = concentrações do íon referente ao material que oxida;

  • [X+] = concentrações do íon referente ao material que reduz;

  • n = número de elétrons envolvidos na oxidação e redução da pilha.

Porém, não basta apenas conhecer a equação de Nernst. Como os exercícios que utilizam essa equação podem exigir cálculo de pH e Kps, é importante relembrar as fórmulas utilizadas para eles:

a) Para o pH

Para calcular o pH, devemos conhecer a concentração de hidrônios (H+) em uma solução e utilizá-la na seguinte expressão:

pH = -log[H+]

Também podemos trabalhar com a concentração de hidrônios em uma expressão mais simples:

10-pH = [H+]

b) Para o Kps

Como o Kps é a constante do produto de solubilidade, para calculá-lo, devemos multiplicar as concentrações dos íons do soluto elevadas aos coeficientes, que são as quantidades desses íons na estrutura da substância.

Se quisermos calcular o Kps do cloreto de cálcio (CaCl2), por exemplo, é necessário conhecer as concentrações do cátion cálcio (Ca+2) e do ânion cloreto (Cl-). A concentração do ânion cloreto será elevada ao quadrado por termos duas unidades dele na fórmula.

Kps = [Ca+2].[Cl-]2

A seguir temos exemplos de possíveis cálculos com a equação de Nernst. Veja:

Exemplo 1: Calcule o pH de uma solução-problema sabendo que uma pilha formada por um eletrodo de hidrogênio (p = 1 atm) imerso na solução-problema e interligado a um eletrodo-padrão de cobre acusou uma diferença de potencial igual a 0,5 V. Dado: Potencial-padrão de redução do cobre: Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s) E = +0,337.

Resolução:

Dados do exercício:

  • pH2 = 1atm

  • pH = ?

  • ΔE = 0,5V

OBS.: O exercício não forneceu a equação, mas o outro eletrodo é de hidrogênio, o qual apresenta um potencial de redução igual a 0V, sendo sua equação:

2H+ + 2e → H2(g) E = 0

Para determinar o pH dessa base, é necessário fazer o seguinte:

1o Passo: calcular a variação de potencial utilizando os potenciais-padrão fornecidos na expressão:

ΔEo = Ereduçãomaior - Ereduçãomenor

ΔEo = 0,377 - (0)

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

ΔEo = 0,377 + 0

ΔEo = 0,377 V

2o Passo: Em seguida, utilizar os valores fornecidos e o ΔEo encontrado na equação de Nernst para determinar o pH:

ΔE = ΔEo0,059.log      [H+]2       
                      n         [Cu+2]1.pH2

0,5 = 0,337 – 2.0,059.log[H+]
                         2          1.1

0,5 = 0,337 – 0,059.log[H+]

0,5 - 0,337 = - 0,0295.log[H+]

0,163 = -log[H+]
0,059              

2,7 = -log[H+]

OBS.: Vale lembrar que -log[H+] é igual ao pH.

pH = 2,7

Exemplo 2: Um pilha formada por um eletrodo de manganês em condições-padrão e um eletrodo de níquel com concentração em quantidade de matéria de íons hidróxido igual a 1,6.10-4 mol/L acusou uma diferença de potencial igual a 0,586V.

Dados:

→ A concentração do íon manganês (Mn+2) é de 1 mol/L;

→ Potenciais-padrão de redução:

Mn2+(aq) + 2 e- → Mn(s) E = -1,18V

Ni2+(aq) + 2 e- → Cu(s) E = -0,24V

Calcule, com base nas informações acima e na equação de Nernst, o Kps do hidróxido de níquel II.

Dados do exercício:

  • ΔE = 0,586V

  • ΔEo = ?

  • [OH-] = 1,6.10-4 mol/L

  • Kps =?

  • [Mn+2 ] = 1 mol/L

Para determinar o Kps dessa base, é necessário fazer o seguinte:

1o Passo: Calcular a variação de potencial utilizando os potenciais-padrão fornecidos na expressão:

ΔEo = Ereduçãomaior - Ereduçãomenor

ΔEo = -0,24 - (-1,18)

ΔEo = -0,24 + 1,18

ΔEo = 0,94 V

2o Passo: Em seguida, utilizar os valores fornecidos e o ΔEo encontrado na equação de Nernst para determinar a concentração do íon níquel, o qual não foi fornecido:

ΔE = ΔEo0,059.log [Mn2+]1
                     n          [Ni2+]1

0,586 = 0,94 – 0,059 . log   1   
                         2          [Ni2+]

0,586 = 0,94 – 0,0295.log   1   
                                     [Ni2+]

0,0295.log   1   = 0,94 – 0,58
[Ni2+]    

log    1    = 0,354 
     [Ni2+]   0,0295

log   1   = 12
[Ni2+]  

OBS.: Para desfazer o logaritmo, basta elevar sua base, que é 10, ao número que está do outro lado da igualdade.

   1    = 1012
[Ni2+]         

[Ni2+] = 10-12

3o Passo: Montar a expressão do Kps do Ni(OH)2.

Kps = [Ni+2].[OH-]2

4o Passo: Calcular o Kps utilizando a concentração fornecida e a concentração encontrada no passo 2.

Kps = [Ni+2].[OH-]2

Kps = [10-12].[1,6.10-4]2

Kps = 10-12.2,56.10-8

Kps = 2,56.10-20 (mol/L)3

Publicado por Diogo Lopes Dias

Artigos Relacionados

Conceito de pH e pOH
Entenda o que é pH e pOH, como eles podem ser calculados e determinados para cada solução e como eles indicam se o meio é ácido ou básico.
Pilha de Daniell
Saiba o que é a pilha de Daniell e entenda sua montagem. Aprenda sobre seu funcionamento e os processos de oxirredução relacionados.
Potencial-padrão de redução das pilhas
Entenda como foi determinado o potencial-padrão de redução e de oxidação para cada eletrodo e consulte a tabela desses potenciais.
video icon
Escrito"PODCAST | Nova carteira de identidade nacional" próximo à representação da versão digital da Nova carteira de identidade nacional.
Podcasts
PODCAST | Nova carteira de identidade nacional
Ter um documento de identidade é um direito de todo cidadão e ajuda a sociedade a se organizar e ter acesso aos seus benefícios. O papiloscopista da Polícia Civil do Estado de Goiás, Antonio Maciel Aguiar conversa com o professor Guga Valente sobre a CIN, Carteira de Identidade Nacional.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Pessoa com as pernas na água
Saúde e bem-estar
Leptospirose
Foco de enchentes pode causar a doença. Assista à videoaula e entenda!
video icon
fone de ouvido, bandeira do reino unido e caderno escrito "ingles"
Gramática
Inglês
Que tal conhecer os três verbos mais usados na língua inglesa?
video icon
três dedos levantados
Matemática
Regra de três
Com essa aula você revisará tudo sobre a regra de três simples.