As pilhas de aeração diferencial são constituídas por eletrodos do mesmo metal, imersos no mesmo eletrólito;
porém, com diferentes concentrações de gases dissolvidos. Considera-se uma pilha com diferentes concentrações de
oxigênio, onde se tem o equilíbrio para o gás: 2 H₂O + O₂ + 4 e⁻ ↔ 4OH⁻ E° = +0,401 VSendo P₀₂ catodo e P₀₂ anodo as pressões parciais do oxigênio no catodo e no anodo respectivamente, é correto afirmar
que o potencial da pilha é:

Question

As pilhas de aeração diferencial são constituídas por eletrodos do mesmo metal, imersos no mesmo eletrólito;
porém, com diferentes concentrações de gases dissolvidos. Considera-se uma pilha com diferentes concentrações de
oxigênio, onde se tem o equilíbrio para o gás: 2 H₂O + O₂ + 4 e⁻ ↔ 4OH⁻ E° = +0,401 VSendo P₀₂ catodo e P₀₂ anodo as pressões parciais do oxigênio no catodo e no anodo respectivamente, é correto afirmar
que o potencial da pilha é: Alternativa A: 0,401 (log P₀₂ anodo/P₀₂ catodo). Ou Alternativa B: 0,014775 (log P₀₂ catodo/P₀₂ anodo). Ou Alternativa C: –0,014775 (log P₀₂ catodo/P₀₂ anodo). Ou Alternativa D: –0,014775 (log P₀₂ anodo/P₀₂ catodo).

Qconcursos · Accepted Answer

Alternativa [B] 0,014775 (log P₀₂ catodo/P₀₂ anodo). Alternativa correta: B - 0,014775 (log PO₂ catodo/PO₂ anodo).

Vamos entender o tema central desta questão. Ela aborda pilhas de aeração diferencial, que são sistemas eletroquímicos onde eletrodos de mesmo material são imersos em soluções com diferentes concentrações de gases. A diferença de concentração causa uma diferença de potencial, que pode ser calculada usando o conceito de eletroquímica.

A reação fornecida no enunciado é: 2 H₂O + O₂ + 4 e⁻ ↔ 4OH⁻ com E° = +0,401 V. Esta equação mostra uma reação de redução do oxigênio em meio básico.

Para calcular o potencial da pilha em condições onde a concentração de gases é diferente, utilizamos a equação de Nernst. No contexto da questão, a equação de Nernst é adaptada para diferenciais de pressão dos gases:

E = E° - (RT/nF) ln (PO₂ catodo/PO₂ anodo)

Assumindo condições padrão (T = 298 K), a equação de Nernst pode ser simplificada para:

E = E° - (0,0592/n) log (PO₂ catodo/PO₂ anodo)

Como a reação envolve 4 elétrons (n = 4), substituímos na equação:

E = 0,401 - (0,0592/4) log (PO₂ catodo/PO₂ anodo)

Isso leva a um fator de correção de 0,0148 (aproximado para 0,014775), resultando na resposta correta como indicada na questão.

Analisando as alternativas:

A: Esta alternativa apresenta a relação de pressões invertida, o que não está de acordo com a equação de Nernst para o contexto dado.
  B: Correta, pois segue a lógica da equação de Nernst com a relação de pressões na ordem correta (catodo sobre anodo).
  C: Apresenta um sinal negativo, mas com a ordem de pressões correta. O sinal está incorreto para o contexto de aeração diferencial.
  D: Tem tanto a ordem de pressões quanto o sinal incorretos, não condiz com a equação de Nernst aplicada ao caso.

Para resolver questões como essa, é importante entender bem a equação de Nernst e como ela se aplica em diferentes condições, como variações de pressão de gases.

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