Células de Concentração

O potencial celular de uma reação redox depende significativamente da concentração dos reagentes e produtos. Consideremos uma célula galvânica de níquel-prata em condições normais com um potencial celular de 1, 03 volts. Uma mudança na concentração, no entanto, pode aumentar ou diminuir o potencial celular.

Se o gradiente da concentração influencia o potencial celular de duas meias-células diferentes, este pode ser utilizado para construir uma célula eletroquímica com semi-reações idênticas. Consideremos uma célula galvânica com dois elétrodos de prata idênticos, cada um colocado numa solução que contém uma concentração de íons de prata. Esta configuração é chamada de célula de concentração.

De acordo com o princípio de Le Châtelier, o gradiente de concentração impulsiona o fluxo de eletrões espontaneamente a partir da meia-célula com a menor concentração de íons para a meia-célula com a maior concentração de íons. Assim, a oxidação ocorre na célula mais diluída, onde se encontra o elétrodo de prata oxidado, formando íons de prata, enquanto que na célula mais concentrada, os íons de prata são reduzidos à prata maciça. O potencial celular de uma célula de concentração é portanto determinado unicamente pela diferença de concentração do reagente redox escolhido e pode ser calculado utilizando a equação de Nernst.

Quando as concentrações de íons nas duas meias-células se torna igual, a célula de concentração atinge um equilíbrio, e o seu potencial torna-se zero. Nesta altura, a célula é declarada morta'Os medidores de pH funcionam com o mesmo princípio como uma célula de concentração para determinar a acidez ou basicidade de uma solução. O elétrodo de vidro do medidor de pH é cheio com uma solução de uma concentração conhecida íons de hidrogénio.

Quando imerso na solução de uma concentração diferente de íons de hidrogénio, uma diferença potencial mensurável forma-se entre os dois lados do vidro e é utilizado para determinar o pH da amostra. Se a concentração externa de íons de hidrogénio for maior do que dentro do elétrodo, a diferença potencial medida é elevada. Isto significa que a solução é ácida com valores de pH abaixo de sete.

Uma concentração igual de íons de hidrogénio em ambos os lados resulta numa diferença potencial de zero. Portanto, a solução medida é neutra. Uma menor concentração de íons de hidrogénio no exterior gera uma diferença potencial baixa, o que significa que a solução é básica com um valor de pH superior a sete.