ELETROQUÍMICA PILHAS E ELETRÓLISE. Adriana Mascarenhas

Transcrição

1 ELETROQUÍMICA 1 PILHAS E ELETRÓLISE

2 RELEMBRANDO 1. O que é corrente elétrica? 2 2. Como se produz corrente elétrica? 3. Qual a diferença entre pilha e bateria? 4. Quais as vantagens das pilhas e baterias? 5. Como deve ser feito o descarte dessas pilhas?

3 LEGISLAÇÃO O CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente, aprovou e publicou em 22/07/1999, a Resolução de Nº 257, complementada pela de Nº 263 de 12/11/1999, que disciplina o gerenciamento de Pilhas e Baterias em todo o território nacional. Esta Resolução estabelece no seu Artigo 1º, que as pilhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, mercúrio e seus compostos deverão, após o seu esgotamento energético, ser entregue pelos usuários aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de Assistência Técnica autorizada pelas respectivas indústrias, para que estes repassem aos fabricantes ou importadores, para que sejam adotados por estes últimos ou por terceiros, procedimentos de reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final ambientalmente adequada. 3

4 DESCARTE Você pode jogar no lixo doméstico: Pilhas e baterias de zinco manganês e alcalinas manganês. Pilhas e baterias de níquel-hidreto metálico, lítio, íon lítio, zinco-ar, os tipos miniaturas e botões e as baterias recarregáveis de íon lítio usadas em filmadoras e telefones sem fio mais recentes. Você não pode jogar no lixo doméstico: As pilhas e baterias não especificadas ao lado devem ser devolvidas, após o uso, para o descarte apropriado, às redes de oficinas autorizadas e/ou revendedores. Dentre elas, destacam-se: Baterias recarregáveis de Níquel Cádmio (Ni-Cd), utilizadas em telefones sem fio e filmadoras; baterias de chumbo ácido, utilizadas em automóveis, indústrias e filmadoras do tipo VHS Full Size. 4

5 CIRCUITO ELÉTRICO-BATERIA 5

6 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS 6

7 REAÇÕES DE OXI-REDUÇÃO Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4 NOX AUMENTOU NOX DIMINUIU OXIDAÇÃO(perde ē) REDUÇÃO(ganha ē) REDUTOR OXIDANTE Zn Cu

8 SEMI-REAÇÕES Zn + CuSO 4 Cu + ZnSO 4 (reação global) 8 Zn Zn ē (semi-reação de oxidação) Cu ē Cu (semi-reação de redução)

9 APLICAÇÃO: Pb + PbO 2 + H 2 SO 4 PbSO 4 + H 2 O Oxidação: Redutor: redução: oxidante: Semi-reações: oxidação: redução: 9

10 UMA OXI-REDUÇÃO IMPORTANTE Corrosão do ferro (oxidação) Fe + 3 / 2 O 2 + 3H 2 O Fe 2 O 3 3H 2 O Fe (s) Fe e - (oxidação do ferro) O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - 2Fe + O 2 + 2H 2 O 2Fe(OH) 2 (redução do oxigênio) (equação geral da formação da ferrugem) Geralmente o Fe(OH) 2 (hidróxido de ferro II) é oxidado a Fe(OH) 3 (hidróxido de ferro III), que é muitas vezes representado por Fe 2 O 3. 3H 2 O 2Fe + 3 / 2 O 2 + 3H 2 O 2Fe(OH) 3

11 UEFS Q31: Fe 2+ (aq) + HCO 3 (aq) + O 2(aq) Fe 2 O 3(s) + CO 2(g) + H 2 O (l) A presença de sais de ferro, a exemplo de bicarbonato de ferro(ii), Fe(HCO 3 ) 2(aq), na água de abastecimento, deixa manchas de cor marrom quando a água goteja sobre a superfície de azulejos, pisos e vasos sanitários, em razão da formação de depósitos de óxido de ferro(iii), Fe 2 O 3(s). Após análise dessas informações e do balanceamento da equação química com coeficientes estequiométricos inteiros, é correto afirmar: A)Os coeficientes estequiométricos dos reagentes e dos produtos são números pares. B) O bicarbonato de ferro(ii) tem baixa solubilidade na água. C) A reação de formação de óxido de ferro(iii) é espontânea. D) A soma das cargas elétricas, no primeiro membro da equação química, é 4. E) A adição de H 3 O + (aq) depósitos de Fe 2 O 3(s). à reação representada não causa interferência na formação de 11

12 UEFS Q31 GAB: C 12

13 ELETROQUÍMICA 13 REAÇÃO QUÍMICA ELETRÓLISE PILHA CORRENTE ELÉTRICA

14 PILHAS 14 COMPONENTES: - eletrodos cátodo(+) ocorre redução ânodo(-) ocorre oxidação - fio condutor - ponte salina - semi-celas SENTIDO DO FLUXO: Tabela de Potenciais SEMI-REAÇÕES REAÇÃO GLOBAL REPRESENTAÇÃO DA PILHA DDP

15 TABELA DE POTENCIAIS 15

16 FUNCIONAMENTO DA PILHA 16 SEMI-REAÇÕES: Zn(s) Zn +2 (aq) + 2e - Cu +2 (aq) + 2e - Cu(s) REAÇÃO GLOBAL: Zn(s) + Cu +2 (aq) Zn +2 (aq) + Cu(s) REPRESENTAÇÃO: Ânodo // cátodo Zn(s) / Zn +2 (aq) / / Cu +2 (aq) / Cu(s)

17 DDP DA PILHA 17 Os elétrons movimentam-se sempre do eletrodo de maior potencial para o de menor potencial. A diferença de potencial é dada por: ddp = E = E 1 E 2 onde: E 1 = potencial de redução maior E 2 = potencial de redução menor Para a pilha de Daniell: Zn +2 (aq) + 2e - Zn(s) E = -0,76 V Cu +2 (aq) + 2e - Cu(s) E = +0,34 V ddp = (+0,34) (-0,76) = +1,10 V

18 Questão 1: Considere uma pilha formada pelos eletrodos abaixo: Zn +2 (aq) + 2e - Zn(s) E o = -0,76 V Cr +3 (aq) + 3e - Cr(s) E o = -0,74 V Determine: a) Qual o sentido do fluxo de elétrons? b) Qual o cátodo? c) Qual o ânodo? d) Quais as semi-reações? e) Qual a reação global? f) Qual solução ficará mais concentrada? g) Qual solução ficará mais diluída? h) Em qual eletrodo haverá diminuição de massa? i) Em qual eletrodo haverá aumento de massa? 18

19 Questão 2: (UEFS) A bateria de níquel-cádmio, usada em telefones celulares e em câmaras filmadoras, gera energia elétrica a partir da reação representada pela equação química não balanceada: Cd(s) + NiO(OH)(s) + H 2 O(l) Cd(OH) 2 (s) + Ni(OH) 2 (s) Considerando-se essas informações e após balanceamento dessa equação com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, pode-se afirmar: A) A soma dos coeficientes inteiros dos reagentes e dos produtos é igual a 5. B) O cádmio é o agente oxidante, portanto recebe elétrons da água. C) As bases Cd(OH) 2 e Ni(OH) 2 são fortes e bastantes solúveis em água. D) O óxido de níquel IV, na equação, é um óxido ácido. E) O agente redutor transfere dois elétrons para o agente oxidante. 19

20 UESC-2009-Q57: Semi-equação Potencial padrão de redução, E o, em Volt Sn +2 (aq) + 2e - Sn(s) - 0,14 Fe +3 (aq) + 3e - Fe(s) - 0,04 As embalagens de salsichas, confeccionadas com lâminas de ferro revestidas por estanho, não devem ser comercializadas quando amassadas, e nem conter salsichas com mais de 250 ppm de estanho (m/m) por quilograma de alimento. Uma análise dessas informações permite afirmar: 01) A pilha formada entre estanho e ferro possui ddp igual a 0,18 V. 02) A adição de NaCl(aq) a salsichas, antes de serem embaladas, evitaria a contaminação de íons Sn 2+ (aq). 03) As embalagens contendo 1,0 kg de salsichas com 280,0 mg de íons Sn 2+ (aq) são consideradas impróprias para o consumo. 04) As embalagens amassadas que expõem internamente a lâmina de ferro ao contato com íons Sn 2+ (aq) apresentam salsichas contendo grande concentração de íons Fe 3+ (aq). 05) As embalagens de salsichas perdem a validade quando ocorre, no interior, a reação química representada pela equação 3Sn 2+ (aq) + 2Fe(s) 3Sn(s) + 2Fe 3+ (aq). 20

21 UESC-2009-Q57 GAB: 03 21

22 UEFS Q44: Al e - Al E 0 red = -1,67 V Pb e - Pb E 0 red = -0,13 V Zn e - Zn Ag + + e - Ag E 0 red = -0,76 V E 0 red = +0,80 V Considerando-se as semi-reações representadas acima e os respectivos potenciais padrão de redução, pode-se afirmar: A)Nas pilhas formadas com o alumínio, este funciona sempre como eletrodo positivo. B) A pilha representada por Al / Al +3 // Ag + / Ag é a de maior força eletromotriz. C) Na pilha construída com eletrodos de zinco e chumbo, o eletrodo de zinco é o cátodo. D) A ddp da pilha Al /Al +3 // Pb +2 /Pb é 1,80 V. E) O elemento de maior potencial de oxidação é o chumbo. 22

23 UEFS Q44 GAB: B 23