slides sobre eletroquimica

1. PROFº DIOGO SPERA
ELETROQUÍMICA

2. 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.

3. A PILHA DE DANIELL

4. Esta pilha baseia-se na seguinte reação:
Zn + CuCuSO4 + ZnSO4
ou, na forma iônica
Zn + CuCu2+ + 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

5. A PILHA DE DANIELL: Montagem e
funcionamento

6. Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
ELÉTRONS
PONTE SALINA
CÁTIONSÂNIONS
A pilha de Daniell: Montagem e funcionamento

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

8. Zn 2 e –+Zn2+ (semi-reação de oxidação)
CuCu2+ + 2 e – (semi-reação de redução)
Cu2+Zn + Zn2+ Cu+ (reação global)
PILHA DE DANIEL
Neste processo teremos, simultaneamente, a ocorrência das
seguintes reações:

9. 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.

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

11. 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.

12. 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

13. 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.

14. 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

16. 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
= E0
Oxidante - E0
Redutor
• Exemplo: Cálculo da fem da pilha de Daniell em
condições-padrão

17. 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.

18. 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

19. 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

20. 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.

21. CORROSÃO DOS METAIS
Na formação da Ferrugem:
• 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.

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

23. 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?
a)Cu ou Pb c) Al ou Cu e)
Zn ou Pb
b)Al ou Pb d) Zn ou Al