PROBLEMA 1 · Química UB 2021

PROBLEMA 1. Termodinàmica i electroquímica redox

Es prepara una dissolució aquosa mesclant els següents compostos solubles: àcid fumàric ($\text{HOOC-CH=CH-COOH}$), àcid succínic ($\text{HOOC-CH}_2\text{-CH}_2\text{-COOH}$), fosfat de calci ($\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$) i fosfit de calci ($\text{Ca}_3(\text{PO}_3)_2$).

Dades:

$\mathcal{E}^{\circ}(\text{fumarat/succinat}) = +0{,}031\text{ V}$

$\mathcal{E}^{\circ}(\text{PO}_4^{3-}/\text{PO}_3^{3-}) = -0{,}20\text{ V}$

$R = 8{,}314\text{ J}/(\text{K}\cdot\text{mol}) = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}/(\text{K}\cdot\text{mol})$; $F = 96.500\text{ C}/\text{mol e}^-$

a)

Indiqueu raonadament quina transformació química tindrà lloc de forma espontània en condicions estàndard i calculeu el potencial estàndard associat.

b)

Ajusteu les reaccions pel mètode de l'ió-electró en medi àcid i escriviu tant l'equació iònica global com la molecular neta.

c)

Determineu la constant d'equilibri a $25\text{ }^\circ\text{C}$ i avalueu l'espontaneïtat termodinàmica del sistema.

d)

Si a la temperatura de $25\text{ }^\circ\text{C}$ i a $\text{pH} = 6$, les concentracions molars de partida són $10^{-6}\text{ M}$ d'àcid fumàric, $10^{-1}\text{ M}$ d'àcid succínic, $10^{-1}\text{ M}$ de fosfat de calci i $10^{-5}\text{ M}$ de fosfit de calci, calculeu el potencial del sistema i determineu si la reacció evolucionarà cap als productes o en sentit contrari.