Professora: Juliana Oliveira Eletroquímica Professora: Juliana Oliveira

Eletroquímica O que é eletroquímica? È o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica ou são produzidas pela corrente elétrica. Oxidação: è a perda de elétrons Redução: è o ganho de elétrons Reação de Oxirredução: è quando há transferência de elétrons Número de Oxidação (Nox.): è a própria carga elétrica do íon, ou seja, o número de elétrons que o átomo perdeu ou ganhou.

A pilha de Daniell

A pilha de Daniell Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4 Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ Esta pilha baseia-se na seguinte reação: Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4 ou, na forma iônica Zn ** + Cu2+ Cu + Zn2+ ELÉTRONS DANIELL percebeu que estes elétrons poderiam ser transferidos do Zn para os íons Cu2+ por um fio condutor externo e, este movimento produziria uma Corrente elétrica

A pilha de Daniell: Montagem e funcionamento

A pilha de Daniell: Montagem e funcionamento ELÉTRONS PONTE SALINA ÂNIONS CÁTIONS Zn Cu Cu2+ Zn2+ Cu2+ Zn2+ Cu2+ Zn2+ Zn2+ Cu2+

Nas soluções teremos a passagem dos íons, em excesso, de um lado para o outro através da ponte salina À medida que a reação vai ocorrendo poderemos fazer as seguintes observações O eletrodo de zinco vai se desgastando com o passar do tempo A solução de ZnSO4 vai ficando mais concentrada A solução de CuSO4 vai ficando mais diluída O eletrodo de cobre terá sua massa aumentada ELÉTRONS PONTE SALINA ÂNIONS CÁTIONS Zn Cu Zn2+ Zn2+ Zn2+ Cu2+ Zn2+ Cu2+ Zn2+ Zn2+ Cu2+ Zn2+ Zn2+ Cu2+

Pilha de Daniel Zn 2 e – + Zn2+ (semi-reação de oxidação) Cu Cu2+ + Neste processo teremos, simultaneamente, a ocorrência das seguintes reações: Zn 2 e – + Zn2+ (semi-reação de oxidação) Cu Cu2+ + 2 e – (semi-reação de redução) Cu2+ Zn + Zn2+ Cu (reação global)

Pilha de Daniel Convencionou-se representar a pilha de Daniell (e todas as demais pilhas), esquematicamente, da seguinte maneira: Veja que devem ser indicados os metais que formam os eletrodos, as soluções com as respectivas concentrações e a temperatura de funcionamento da pilha.

Exercício Co Co2+ Au3+ Au a) Quem sofre oxidação? Co b) Quem sofre redução? Au3+ Au c) Qual o eletrodo positivo ou cátodo? d) Qual o eletrodo negativo ou ânodo? Co Co e) Que eletrodo será gasto? f) Qual dos eletrodos terá a sua massa aumentada? Au

A Força eletromotriz (fem) das pilhas Quanto maior a quantidade de água, e maior for a altura da queda, maior será a energia liberada. A quantidade de elétrons através do circuito elétrico externo depende dos materiais que formam a pilha. Quantidade de água que cai corresponde a quantidade de eletricidade que passa por um fio. A altura da queda-d’água corresponde a diferença de potencial (ddp) ou força eletromotriz (fem) da pilha.

A Força eletromotriz (fem) das pilhas A natureza dos metais formadores da pilha: O anodo ‘empurra’ elétrons para o circuito externo. Enquanto o catodo ‘puxa’ elétrons do circuito externo. A fem da pilha Zn/Cu é maior que a fem da pilha Cu/Ag As concentrações das soluções empregadas Zn0(s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu0 (s) A concentração Padrão de qualquer meia-célula é de 1 mol/L A temperatura da pilha Temperatura padrão de qualquer meia-célula é de 25°C

ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO Para medir o potencial absoluto de um eletrodo metálico, foi necessário adotar um eletrodo padrão. O eletrodo escolhido foi denominado de eletrodo padrão de hidrogênio. Usa-se uma placa de platina esponjosa, que tem a propriedade de reter o gás hidrogênio, desse modo, forma-se uma película de H2 sobre a platina; A reação desse eletrodo é: H2 (g) + 2e- 2H+ (aq) Potencial do eletrodo (E0 ) é igual a Zero. Todos os metais serão confrontados com esse eletrodo padrão.

ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO Para o Zinco, temos o valor no voltímetro de 0,76 V, que é denominado potencial de oxirredução do Zinco, indicado por E0 O zinco está funcionando como polo negativo (anodo) e o hidrogênio como polo positivo (catodo) O Hidrogênio tanto pode ceder elétrons como receber elétrons

Calculo da força eletromotriz (fem) das pilhas A fem (ΔE0) de uma pilha, em condições-padrão é a diferença entre o E0 do oxidante (catodo) e o E0 do redutor (anodo). Matematicamente, temos: ΔE0 = E0Oxidante - E0Redutor Exemplo: Cálculo da fem da pilha de Daniell em condições-padrão

Calculo da força eletromotriz (fem) das pilhas Exemplo 2 : Cálculo da fem da pilha Al0| Al3+|| Fe2+| Fe0 em condições padrão. Reação: 2Al0 + 3Fe2+ 2Al3+ + 3Fe0 Exercício Em uma pilha Ni0 |Ni2+ || Ag+ | Ag0 , os metais estão mergulhados em soluções aquosas 1,0 M de seus respectivos sulfatos, a 25°C. determine: a) A equação global da pilha b) O sentido do fluxo de elétrons; C) O valor da força eletromotriz (fem) da pilha.

ESPONTANEIDADE DAS REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO ΔE0 Positivo: Reação espontânea; ΔE0 Negativo: Reação não espontânea; Todo elemento ou substância que está mais acima na tabela age como redutor dos que estão mais abaixo e portanto sofre oxidação. Exemplo: Zn0 + Fe2+ Zn2+ + Fe0 Um metal (redutor) pode reduzir o cátion de um metal que está mais abaixo na tabela dos potenciais-padrões. Com os não metal (Oxidantes) ocorre o contrario – um não-metal mais abaixo é que vai oxidar outro não-metal que está localizado mais acima na tabela. Todo metal acima do hidrogênio na tabela consegue desloca-lo de um ácido. Oxidação redutor Oxidante Redução

Exercício È possível a reação Zn + FeCl2 ZnCl2 + Fe, em que o Zn desloca o Fe do FeCl2? Analise a reação e diga se o Zn pode deslocar um cátion do H2SO4 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Tipos de pilhas Bateria de automóvel: Pilha de Leclanché: Pilhas Alcalinas: Pilha de mercúrio Pilha de níquel-cádimo: Pilha de Lítio-Iodo Pilha ou célula de combustível

CORROSÃO DOS METAIS Corrosão é a destruição ou deterioração de um material devido à reação química ou eletroquímica com seu meio Calcula-se que 20% do ferro produzido é para repor o ferro que foi enferrujado. Apesar da estreita relação com os metais, esse fenômeno ocorre em outros materiais, como concreto e polímeros orgânicos, entre outros.

CORROSÃO DOS METAIS Na formação da Ferrugem: Resistência a corrosão: Presença de ar e umidade; Presença de substâncias ácidas; Ambiente salino Resistência a corrosão: Aço inoxidável; Platina; Titânio. Metais diferentes em contato, forma-se uma pilha.

CORROSÃO DOS METAIS Apassivação do alumínio; Azinhavre; Pintura a base de Zarcão contra a corrosão; Galvanização Metal de sacrifício.

Exercício Uma fita de um determinado metal (que pode ser cobre, zinco, chumbo ou alumínio) foi enrolada em torno de um prego de ferro, e ambos mergulhados numa solução de água salgada. Observou-se, após algum tempo, que o prego de ferro foi bastante corroído. Dados os potenciais-padrão de redução Conclui-se que o metal da fita deve ser qual? Cu ou Pb c) Al ou Cu e) Zn ou Pb Al ou Pb d) Zn ou Al