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Eletroquímica: PILHAS Eletrólise

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Apresentação em tema: "Eletroquímica: PILHAS Eletrólise"— Transcrição da apresentação:

1 Eletroquímica: PILHAS Eletrólise
Prof. marcio

2 HISTÓRICO ENERGIA PILHA ENERGIA QUÍMICA ELÉTRICA ELETRÓLISE
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 H2SO4 (boa condutora). ENERGIA PILHA ENERGIA QUÍMICA ELÉTRICA ELETRÓLISE

3 CONSTITUIÇÃO DAS PILHAS
ELETRODOS metal solução do metal FIO CONDUTOR DE ELÉTRONS

4 PONTE SALINA OU PLACA POROSA Finalidade:
Permitir o escoamento de íons de uma semicela para outra, de modo que cada solução permaneça sempre eletricamente neutra. Ponte Salina: Solução de água e sal. No caso da pilha de Daniell (solução de KCl eletrólito forte)

5 MONTANDO UMA PILHA (PILHA DE DANIELL - 1836)

6 Desgaste da placa (corrosão) Oxidação do metal ( Zn/Zn2+) ÂNODO
Polo - CÁTODO Polo + Desgaste da placa (corrosão) Oxidação do metal ( Zn/Zn2+) ÂNODO Polo negativo ( - ) Concentra a solução pela oxidação do metal a íon POA Aumento de massa da placa Redução do íon (Cu2+/Cu) CÁTODO Polo positivo ( + ) Diluição da solução pela redução do íon da solução RREC

7 Reações das Pilhas REAÇÃO GLOBAL DA PILHA Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu e- 
Semi-reação de oxidação (perde e-) Sentido dos e- Semi-reação de redução (ganha e-) REAÇÃO GLOBAL DA PILHA Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu

8 REPRESENTAÇÃO SIMPLIFICADA
A0/A // B+/B0 Pólo + Redução CÁTODO Pólo – Oxidação ÂNODO Ponte salina Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu Obs.: O sentido da corrente elétrica é o inverso do caminho percorrido pelos elétrons.

9 POTENCIAL DE UMA PILHA 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.

10 POTENCIAL DO ELETRODO Potencial normal (ou Padrão) do Eletrodo
Símbolo = E0 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: 25o.C

11 E = E0 redução - E0 redução maior menor
Cálculo do E da Pilha E = E0 redução - E0 redução maior menor E = E0 oxidação E0 oxidação maior menor ou E > 0 processo espontâneo E < 0 processo não espontâneo

12 Medição dos Potenciais
Eletrodo Padrão Por convenção foi escolhido o eletrodo de hidrogênio H2 / 2H+ como eletrodo padrão. Esse eletrodo possui potencial de oxidação e/ou redução igual a ZERO H2  2H+ + 2e E0 = 0,00 V 2H+ + 2e  H E0 = 0,00 V

13 Medição dos Potenciais
Exemplo com Zinco

14

15 Aumenta o caráter OXIDANTE Aumenta o caráter REDUTOR
Quanto maior o potencial de redução (mais positivo), maior a capacidade de sofrer REDUÇÃO Quanto menor o potencial de redução (mais negativo), maior a capacidade de sofrer OXIDAÇÃO Aumenta o caráter OXIDANTE Aumenta o caráter REDUTOR

16 ELETRODO DE SACRIFÌCIO
Placas de zinco são periodicamente grudadas ao casco dos navios, pois atuam como eletrodos de sacrifício, se oxidando no lugar do ferro. Zn e  Zn E0 = - 0,76 V Fe e  Fe E0 = - 0,44 V

17 ELETRÓLISE Reação de oxirredução provocada pela corrente elétrico
Um gerador elétrico fornece energia ao processo. O fluxo de elétrons é do polo positivo para o negativo. ELETRÓLITOS: substâncias ou misturas que contenham íons livres.

18 ELETRÓLISE ÍGNEA Ocorre com substâncias iônicas fundidas (estado líquido) Ex: aquecer NaCl a 800 ºC NaCl  Na Cl- 2 Na+ + 2e  2 Na 2 Cl-  2e + Cl2 2 Na+ + 2 Cl-  2 Na + Cl2

19 ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA
Utiliza água como solvente. Ocorre competição de íons.

20 ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA
X 2

21 ESTEQUIOMETRIA DA ELETRÓLISE

22 ESTEQUIOMETRIA DA ELETRÓLISE

23 c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.
 Aplicando nossa aula 1 – Considerando a pilha esquematizada abaixo, indique: a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio funcione como ânodo da pilha. b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M escolhido no item a. c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.

24 a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio funcione como ânodo da pilha.
RESOLUÇÃO: O Potencial de redução do alumínio é = -1,66 V; O metal M para atuar como ânodo deverá sofrer OXIDAÇÃO e deverá, portanto possuir MENOR potencial de REDUÇÃO que o Alumínio. O único metal com potencial de redução menor que o Alumínio é o MAGNÉSIO = -2,36 V

25 E = E0redução - E0redução maior menor
b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M escolhido no item a. E = E0redução - E0redução maior menor E = E0Al E0Mg E = -1, (-2,36) E = + 0,70 V OBS: toda pilha é um processo espontâneo de transferência de elétrons e portanto seu E e sempre positivo.

26 Maior caráter OXIDANTE, significa, maior capacidade de sofrer REDUÇÃO;
c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada. Maior caráter OXIDANTE, significa, maior capacidade de sofrer REDUÇÃO; Na tabela ao lado o metal com maior poder de redução é a PRATA = + 0,80 V

27 2 – 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.

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

29 Maior potencial de redução Menor potencial de redução
d) Calcule o E da pilha. E = E0redução - E0redução maior menor E = E0Ag E0Pb E = , (-0,13) Maior potencial de redução E = + 0,92 V Menor potencial de redução

30 Pb0/Pb2+ // Ag+/Ag0 e) Escreva a notação oficial da pilha. Pólo –
Ponte salina Pólo – Oxidação ÂNODO Pólo + Redução CÁTODO

31 3 – Considere a notação oficial da pilha e responda as questões:
Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L Cr e-  Cr E0 = -0,41 V Ni e-  Ni E0 = -0,24 V Menor potencial de redução (sofre oxidação) Maior potencial de redução (sofre redução) a) O pólo negativo da pilha. Eletrodo onde ocorre oxidação - Cr b) O cátodo da pilha. 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 + 3Ni2+  2 Cr Ni

32 Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L Cr e-  Cr E0 = -0,41 V Ni e-  Ni E0 = -0,24 V d) Calcule o E da pilha. E = E0redução - E0redução maior menor E = E0Ni E0Cr E = , (-0,41) E = + 0,17 V


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