08/04/2016. Aulas 8 12 Setor B

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Luiz Henrique Coimbra Braga
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1 Aulas 8 12 Setor B 1

2 Eletroquímica estuda os fenômenos envolvidos na transferência de elétrons ocorrida nas reações de oxirredução. ELETROQUÍMICA PILHAS E BATERIAS ELETRÓLISE REAÇÃO ESPONTÂNEA CORRENTE ELÉTRICA REAÇÃO NÃ0- ESPONTÂNEA REAÇÃO DE OXIRREDUÇÃO 2

3 1800 ALESSANDRO VOLTA Ele empilhou pequenos discos de zinco e cobre, separando-os com pedaços de um material poroso (feltro) embebidos em uma solução aquosa de H 2 SO 4 (boa condutora). ENERGIA PILHA ENERGIA QUÍMICA ELÉTRICA ELETRÓLISE 3

4 ELETRODOS metal solução do metal FIO CONDUTOR DE ELÉTRONS PONTE SALINA 4

5 Ponte salina 5

6 ÂNODO Polo - CÁTODO Polo + Desgaste da placa (corrosão) Oxidação do metal ( Zn/Zn 2+ ) ÂNODO Polo negativo ( - ) Concentra a solução pela oxidação do metal a íon POA Aumento de massa da placa Redução do íon (Cu 2+ /Cu) CÁTODO Polo positivo ( + ) Diluição da solução pela redução do íon da solução RREC 6

7 A 0 /A + // B + /B 0 Pólo Oxidação ÂNODO Ponte salina Pólo + Redução CÁTODO Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu Obs.: O sentido da corrente elétrica é o inverso do caminho percorrido pelos elétrons. 7

8 A finalidade d ponte salina é impedir que as soluções se misturem e, por meio de uma corrente iônica, mantê-las eletricamente neutras. Na semicela do Zn, a solução passa a apresentar um excesso de cargas positiva [Zn 2+ ], que é neutralizado pela migração dos íons negativos [Cl - ] presentes na ponte salina. Na semicela do Cu, devido à diminuição de íons [Cu 2+ ], a solução passa a apresentar excesso de cargas negativas [Cl - ], que é neutralizado pela migração de íons positivos [K+] presentes na ponte salina. 8

9 ÂNODO Polo - CÁTODO Polo + Reação no ânodo: Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - Reação no cátodo: Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Meia-reação de oxidação Meia-reação de redução Zn(s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) Reação Global 9

10 Reação no ânodo: Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - Reação no cátodo: Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Meia-reação de oxidação Meia-reação de redução Zn(s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) Reação Global De acordo com a IUPAC, temos a seguinte representação da pilha: Ânodo (oxidação) A A x+ B y+ B Cátodo (redução) Ponte salina Zn Zn 2+ Cu 2+ Cu 10

11 O Potencial de um pilha é medido experimentalmente por um aparelho denominado VOLTIMETRO, cujo objetivo é medir a força eletromotriz (fem ou E) da pilha. O valor indicado pelo voltímetro, em volts (V), corresponde a diferença de potencial ou ddp ( E) de uma pillha, e depende das espécies químicas envolvidas, das suas concentrações e da temperatura. 11

12 Potencial normal (ou Padrão) do Eletrodo Símbolo = E 0 Unidade = volt (V) Conceito: é a grandeza que mede a capacidade que o eletrodo possui de sofrer oxi-redução nas condições padrão Condição Padrão Concentração da solução: 1 mol/l; Pressão: 1 atm Temperatura: 25 o. C 12

13 Haverá reação se mergulharmos: uma lâmina de zinco em uma solução contendo íons cobre; uma lâmina de cobre em uma solução de prata 13

14 Não haverá reação se mergulharmos: uma lâmina de prata em uma solução contendo íons cobre; uma lâmina de prata em uma solução de zinco A prata tem um maior potencial de redução em relação aos eletrodos de zinco e cobre. 14

15 Quanto maior o potencial de redução (mais positivo), maior a capacidade de sofrer REDUÇÃO 15

16 A diferença de potencial de uma pilha é dado por: E = E redcatodo E redanodo E = E red E red Maior valor Menor valor E > 0 processo espontâneo E < 0 processo não espontâneo 16

NÚMEROS DE ELÉTRONS MULTIPLICANDO AS SEMIRREÇÕES POR NÚMEROS

17 1) MANTER O SENTIDO DA SEMIRREAÇÃO COM MAIOR POTENCIAL; 2) INVERTER O SENTIDO DAQUELA COM MENOR POTENCIAL; 3) IGUALAR OS NÚMEROS DE ELÉTRONS MULTIPLICANDO AS SEMIRREÇÕES POR NÚMEROS INTEIROS APROPRIADOS; 4) SOMAR ALGEBRICAMENTE AS SEMIRREAÇÕES OBTIDAS. 17

18 1- Observe a pilha abaixo e indique: a) O ânodo da pilha. b) O pólo positivo da pilha. c) O eletrodo que sofre oxidação. d) Calcule o E da pilha. e) Escreva a notação oficial da pilha. 18

19 RESOLUÇÃO a) O ânodo da pilha. Eletrodo de chumbo b) O pólo positivo da pilha. Eletrodo de Prata c) O eletrodo que sofre oxidação. Eletrodo de Chumbo MENOR POTENCIAL DE REDUÇÃO Sofre oxidação ÂNODO Pólo Negativo MAIOR POTENCIAL DE REDUÇÃO Sofre redução CÁTODO Pólo Positivo 19

20 d) Calcule o E da pilha. E = E 0 redução - E 0 redução maior menor E = E 0 Ag - E 0 Pb E = + 0,79 - (-0,13) E = + 0,92 V Maior potencial de redução Menor potencial de redução 20

21 e) Escreva a notação oficial da pilha. Pb 0 /Pb 2+ // Ag + /Ag 0 Pólo Oxidação ÂNODO Ponte salina Pólo + Redução CÁTODO 21

22 2 Considere a notação oficial da pilha e responda as questões: Cr/Cr 3+ // Ni 2+ /Ni Dados: E 0 red a 25 o. C e soluções 1mol/L Cr e - Cr E 0 = -0,41 V Ni e - Ni E 0 = -0,24 V Menor potencial de redução (sofre oxidação) Maior potencial de redução (sofre redução) a) O pólo negativo da pilha. b) O cátodo da pilha. Eletrodo onde ocorre oxidação - Cr Eletrodo onde ocorre redução - Ni c) Escreva as semi-reações da pilha e a reação global da pilha. semi-reação de oxidação 2Cr 2Cr e - (x2) semi-reação de redução 3Ni e - 3Ni (x3) REAÇÃO GLOBAL: 2 Cr + 3Ni 2+ 2 Cr Ni 22

23 Cr/Cr 3+ // Ni 2+ /Ni Dados: E 0 red a 25 o. C e soluções 1mol/L Cr e - Cr E 0 = -0,41 V Ni e - Ni E 0 = -0,24 V d) Calcule o E da pilha. E = E 0 redução - E 0 redução maior menor E = E 0 Ni - E 0 Cr E = - 0,24 - (-0,41) E = + 0,17 V 23

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