Potencial das pilhas       elétrons escoam do anodo  catodo                  corrente elétricaForça eletromotriz (f.e.m):...
Como f.e.m depende da concentração das espéciesDefine-se: potencial padrão de pilha o  Condições:   Concentração = 1 M p...
QUAL A ORIGEM DO POTENCIAL DA PILHA?    Zn2+ + 2e-  Zn (m)    Cu2+ + 2e-  Cu (m)     Semi-reações de redução
Ganha a competição o que tiver maior tendência a      atrair elétrons (maior potencial de redução)     O perdedor é oxidad...
Medida do potencial padrão de uma semi-pilhaExperimentalmente só é possível medir o potencial total da pilha. A diferença ...
Exemplos de o
ESPONTANEIDADE DAS REAÇÕES DE OXIREDUÇÃOCritério de espontaneidade para reações químicas:                          G = -...
G = - max   G = -  el max = - n F 
ConclusõesReação de oxiredução espontânea para  positivoo sentido da passagem do e- numa pilha é o que produz           ...
Exemplos de cálculo de            Zn2+ + 2e-  Zn (s)                     = - 0,76 V           Cr3+ + 3e-  Cr (s)   ...
Verifique se a reação abaixo é espontânea:           Fe2+(aq) + Ni (s)  Fe (s) + Ni2+ (aq)       Fe2+ (aq) + 2e- Fe (s) ...
Potencial de pilha e concentraçãoCaso geral:                                     e                                   Eq. D...
Potencial de pilha e equilíbrio        Relação entre G e   conhecidaEm um equilíbrio....                        =0
DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO  Go = positivo      não é espontânea!!!!    Se está em condições p...
Aplicação da equação de Nernst às pilhas 1) Pilha de concentraçãoa) Diluição      Ag(m)Ag+(aq, 10-3 M), Ag+(aq,10-2 M)...
b) Expansão gasosa Pt(m)H2(g, P=10 atm) H+(aq, 1 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m)       = ?       H2 (g, P=10atm...
2) Pilha de precipitação Ag(m)Ag+(aq, Kps M), Cl- (1 M) Ag+(1 M) Ag(m)    = ?   Ag(m) + Cl- (aq)  Ag Cl + e- (ANOD...
3) NeutralizaçãoPt(m)H2(g, P=1 atm) OH-(aq, 1 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m)                Está nas condições p...
Pt(m)H2(g, P=1 atm) OH-(aq, 2 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m)          = ?
4) Pilha redoxPt(s)Cl2(g, P=1 atm) Cl-(aq, 10-2 M) Fe2+(aq,10-3 M)Fe(s)           Anodo                              ...
Fe(s)  Fe2+(aq,10-3 M)  Cl-(aq, 10-2 M)  Cl2(g, P=1 atm)  Pt(s)     o = 1,360 –(-0,440) = 1,800 V        Fe (m) + C...
Pilhas e baterias comerciaisPilhas secas
Baterias de chumboBateria = associação de pilhas
Recarga: inversão de sentido das reações! Adição de voltagem externa regenera o H2SO4Dínamo ou alternador com o automóvel ...
Pilhas de longa duraçãoUsadas em: Marcapassos Relógios digitais       Pilha Zn - Hg Sensores Calculadoras,etc
Reação do anodo:Reação do catodo:Reação da pilha:
Pilha de Ni - Cd Eletrólito básicoReação do anodo:Reação do catodo:  Reação total:
Outras pilhas                Zn - Ag Anodo Zn amalgado (Zn + Hg)  Catodo   AgO            = 1,852 V
Pilha de lítioEletrólito sólido
Reação do anodo:Reação do catodo:Reação total:
Pilha de lítio Eletrólito em solvente orgânico                                               1 - cromato de prata         ...
Reação do anodo:    Reação do catodo:Reação total:    Na descarga prolongada  2,5 V   Total                              ...
Pilhas de combustívelUsada em veículos espaciais      Carbono poroso impregnado de Pt - eletrodos          Gases se difund...
Reação do anodo:Reação do catodo:Reação total:           H2O(l) em alta temperatura  H2O(v)       condensada reaproveita...
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  1. 1. Potencial das pilhas elétrons escoam do anodo  catodo corrente elétricaForça eletromotriz (f.e.m):É a força com que os elétrons se movem, medida em volts (V)A f.e.m de qualquer pilha depende da:  Natureza das reações químicas  Concentração das espécies  Temperatura Potencial da pilha = f.e.m =  f.e.m  espontaneidade da reação
  2. 2. Como f.e.m depende da concentração das espéciesDefine-se: potencial padrão de pilha o Condições: Concentração = 1 M para todas as espécies Pressão = 1 atm para todos os gases Para sólidos a sua forma mais estável a 25º C T = 25º C para a pilha Obedecidas as condições  o
  3. 3. QUAL A ORIGEM DO POTENCIAL DA PILHA? Zn2+ + 2e-  Zn (m) Cu2+ + 2e-  Cu (m) Semi-reações de redução
  4. 4. Ganha a competição o que tiver maior tendência a atrair elétrons (maior potencial de redução) O perdedor é oxidado!!!! Potencial da pilha = diferença entre os potenciais de redução  pilha = Cu - ZnPadrão: o Zn/Cu = oCu - oZn
  5. 5. Medida do potencial padrão de uma semi-pilhaExperimentalmente só é possível medir o potencial total da pilha. A diferença entre os potencias das semi-pilhas! Semi-pilha padrão: H2 (g) (P = 1atm) o = 0,000 V 2H+ (aq) + 2e- H2 (g)
  6. 6. Exemplos de o
  7. 7. ESPONTANEIDADE DAS REAÇÕES DE OXIREDUÇÃOCritério de espontaneidade para reações químicas: G = -max Trabalho máximo da pilha: elt = I2Rt Corrente = potencial/resistência = /R Para um pilha  passagem de n mole de e- : No = número de Avogadro = 6,02 x 1023 eo = carga do elétron
  8. 8. G = - max G = -  el max = - n F 
  9. 9. ConclusõesReação de oxiredução espontânea para  positivoo sentido da passagem do e- numa pilha é o que produz pilha = + nas condições padrão Go = - n ƒ o
  10. 10. Exemplos de cálculo de  Zn2+ + 2e-  Zn (s)  = - 0,76 V Cr3+ + 3e-  Cr (s)  = - 0,74 V Reação espontânea: G=- portanto  = +  pilha = Cr - Zn = -0,74 – (-0,76) = 0,02 VReação: Zn (s)  Zn2+ + 2e- x3 Cr3+ + 3e-  Cr (s) x2 3Zn(s) + 2Cr3+  Cr(s) + 3Zn 2+  = + 0,02 V
  11. 11. Verifique se a reação abaixo é espontânea: Fe2+(aq) + Ni (s)  Fe (s) + Ni2+ (aq) Fe2+ (aq) + 2e- Fe (s) o = -0,44 V Ni2+ (aq) + 2e- Ni (s) o = -0,25 V R = -0,44 + 0,25 = - 0,19  = negativo   G = +Portanto a reação é espontânea no sentido contrário!!! Ni2+(aq) + Fe (s)  Ni (s) + Fe2+(aq)
  12. 12. Potencial de pilha e concentraçãoCaso geral: e Eq. De Nernst
  13. 13. Potencial de pilha e equilíbrio Relação entre G e   conhecidaEm um equilíbrio.... =0
  14. 14. DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO  Go = positivo não é espontânea!!!! Se está em condições padrão:
  15. 15. Aplicação da equação de Nernst às pilhas 1) Pilha de concentraçãoa) Diluição Ag(m)Ag+(aq, 10-3 M), Ag+(aq,10-2 M) Ag(m)  = ? = 0
  16. 16. b) Expansão gasosa Pt(m)H2(g, P=10 atm) H+(aq, 1 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m)  = ? H2 (g, P=10atm)  H2 (g, P=1atm)
  17. 17. 2) Pilha de precipitação Ag(m)Ag+(aq, Kps M), Cl- (1 M) Ag+(1 M) Ag(m)  = ? Ag(m) + Cl- (aq)  Ag Cl + e- (ANODO) Ag+ + e-  Ag (m) (CATODO)Ag+ (aq) + Cl- (aq)  AgCl (s) (PILHA)
  18. 18. 3) NeutralizaçãoPt(m)H2(g, P=1 atm) OH-(aq, 1 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m) Está nas condições padrão  
  19. 19. Pt(m)H2(g, P=1 atm) OH-(aq, 2 M) H+(aq,1 M) H2 (g, P=1 atm)Pt(m)  = ?
  20. 20. 4) Pilha redoxPt(s)Cl2(g, P=1 atm) Cl-(aq, 10-2 M) Fe2+(aq,10-3 M)Fe(s) Anodo Catodo Cl2 + 2e-  2Cl- o = -0,440 – 1,360 = -1,800 VReação não espontânea  pilha escrita ao contrário
  21. 21. Fe(s)  Fe2+(aq,10-3 M)  Cl-(aq, 10-2 M)  Cl2(g, P=1 atm)  Pt(s) o = 1,360 –(-0,440) = 1,800 V Fe (m) + Cl2(g)  Fe2+(aq) + 2 Cl- (aq) 2   2 [Fe ][ Cl ] -3  2 2  7 Q   10 .( 10 )  10 1 0 , 0592   o – log Q n  = 1,800 – (0,0296 . -7) = 1,800 + 0,207  = 2,007 V
  22. 22. Pilhas e baterias comerciaisPilhas secas
  23. 23. Baterias de chumboBateria = associação de pilhas
  24. 24. Recarga: inversão de sentido das reações! Adição de voltagem externa regenera o H2SO4Dínamo ou alternador com o automóvel em funcionamentoenquanto a bateria não está totalmente descarregadaBateria totalmente descarregada: carregador de bateria Como estimar o grau de descarga da bateria? - Medindo a densidade do eletrólito: H2O   = 1,0 g/cm3 Bateria: 1,0 <  < 1,8 H2SO4   = 1,8 g/cm3
  25. 25. Pilhas de longa duraçãoUsadas em: Marcapassos Relógios digitais Pilha Zn - Hg Sensores Calculadoras,etc
  26. 26. Reação do anodo:Reação do catodo:Reação da pilha:
  27. 27. Pilha de Ni - Cd Eletrólito básicoReação do anodo:Reação do catodo: Reação total:
  28. 28. Outras pilhas Zn - Ag Anodo Zn amalgado (Zn + Hg) Catodo AgO  = 1,852 V
  29. 29. Pilha de lítioEletrólito sólido
  30. 30. Reação do anodo:Reação do catodo:Reação total:
  31. 31. Pilha de lítio Eletrólito em solvente orgânico 1 - cromato de prata 2 - separador 3 - separador + eletrólito 4 - anodo de LiEletrólito: perclorato de lítio dissolvido em carbonato de propilenoSeparador: fibra de vidroCatodo: cromato de prata + 10% de grafite
  32. 32. Reação do anodo: Reação do catodo:Reação total: Na descarga prolongada  2,5 V Total Usada principalmente em marcapassos!
  33. 33. Pilhas de combustívelUsada em veículos espaciais Carbono poroso impregnado de Pt - eletrodos Gases se difundem sem borbulhar
  34. 34. Reação do anodo:Reação do catodo:Reação total: H2O(l) em alta temperatura  H2O(v)  condensada reaproveitada para consumo

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