Lista 1 - Fenômenos de Superficie

ELETROQUÍMICA E FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE

1ª LISTA DE EXERCÍCIOS

Prof. Arnaldo Faro Jr.

1. Escreva expressões para o coeficiente de atividade iônico médio em função de γ+ e γ_ para os seguintes eletrólitos: KCl,  MgCl2,  MgSO4  e Ca3(PO4)2.
2. Calcule o coeficiente estequiométrico médio, ν+ para os eletrólitos do problema 1.
3. Se a atividade iônica média de cada eletrólito do problema 1 é 0,05 numa escala de molalidade, determine sua atividade numa solução somente deste eletrólito, numa escala em que o estado padrão é de soluto ideal hipotético numa concentração 1 molal.
4. A 25 ºC, a pressão de vapor de uma solução aquosa 4,8 molal de KCl é 20,03 torr. A pressão de vapor da água pura nesta temperatura é 23,76 torr. Determine a atividade e o coeficiente de atividade da água nesta solução na escala de atividade de fração molar.
5. Para uma solução de um único eletrólito forte, demonstre que a força iônica do meio é dada por:

[pic 1]

1. Encontre a relação entre força iônica e molalidade para as seguintes substâncias: KCl, MgCl2, FeCl3, Al2(SO4)3, CuSO4.
2. Define-se o produto de solubilidade, Ksp, de um eletrólito Aν+Bν- como a constante de equilíbrio para a reação:

Aν+Bν−(s)  ⇔  ν+Az+(aq) + ν-Bz- (aq)

Para o fluoreto de cálcio, CaF2, o produto de solubilidade, Ksp = 3,9.10-11 a 25 ºC e a entalpia livre de formação do CaF2 sólido ΔfG0298 = -1167 kJ mol-1. Pede-se determinar a entalpia livre de formação do CaF2 aquoso na escala de molalidade.

1. Calcule a solubilidade do cloreto de mercúrio II em água a 25 ºC, admitindo que a solução saturada tem comportamento de idealmente diluída.

Dados:        Espécie                ΔfG#298 / kJ mol-1

                HgCl2(s)                -210,75

                Hg2+(aq)                +164,4

                        Cl- (aq)                -131,23

1. As solubilidades do AgCl e do AgBr em água são, respectivamente, 1,34.10-5 mol kg-1 de água e 9,51.10-4 mol kg-1 de água. Usando coeficientes de atividade calculados pela lei limite de Debye-Hückel, calcule seu produto de solubilidade, Ksp. Compare com o valor obtido para a solução idealmente diluída.

Dica: use as solubilidades calculadas admitindo comportamento idealmente diluído no cálculo da força iônica do meio.

1. Supondo que a solução saturada de um sal 1:1 pouco solúvel obedeça à lei limite de Debye-Hückel, demonstre que sua solubilidade, s, em mol kg-1 de água relaciona-se com seu produto de solubilidade através da expressão:

[pic 2]

1. Usando a lei limite de Debye-Hückel, determine γ+ para o HCl em solução 0,005 molal de CH3OH a 25 ºC e 1 bar. Nestas condições, a constante dielétrica do metanol (permitividade relativa) é 32,6 e sua densidade 0,787 g cm-3.
2. Determine ΔfGm298, ΔfHm298 e Sm298 para o Cu(NO3)2 aquoso a partir dos seguintes dados:[pic 3]

SUBSTÂNCIA                ΔfH#298(kJ/mol)        ΔfG#298(kJ/mol)        S#298(J/mol.K)[pic 4]

        Cu(s)                            -                                  -                             33,15

        N2(g)                            -                                  -                            191,61

        O2(g)                            -                                  -                            205,14

        Cu2+(aq)                64,77                              65,49                     -99,6

        NO3- (aq)                -207,36                   -111,25                    146,4

1. Responda, justificando com o conceito de trabalho útil: para uma solução diluída de eletrólito com γ+ < 1, você espera que γ+ aumente ou diminua quando aumentam os seguintes parâmetros?

(a) carga do íon; (b) diâmetro do íon; (c) força iônica do meio; (d) constante dielétrica do solvente.

1. A 25 ºC, o produto de solubilidade do MgF2 é Ksp = 7.10-9. Usando a lei limite de Debye-Hückel, determine a solubilidade do MgF2 em mol/kg de água, nas seguintes condições:

(a) água pura; (b) NaF aquoso 0,01 molal; (c) Mg(NO3)2 aquoso 0,01 molal.

1. Define-se a constante de dissociação de um ácido como a constante de equilíbrio para a reação:

Hν+A (aq) ⇔  ν+H+ (aq) +  Aν-

        Determine o grau de dissociação do ácido acético (fração dissociada do ácido em solução) numa solução aquosa 0,1 molal, para as seguintes situações: