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ELETROQUÍMICA - PILHAS



Introdução Eletroquímica é o ramo da química que estuda o uso das reações químicas associadas a eletricidade. De um modo geral subdivide-se em: pilhas - reações espontâneas geram eletricidade e eletrólise - eletricidade usada para ocorrer a reação não-espontânea. A pilha ou célula eletroquímica é constituída de dois eletrodos no qual uma espécie é oxidada e cedeelétrons, ao passo que o outro se reduz e recebe esses elétrons. Essa reação redox permite fluxo de corrente elétrica através do circuito. No eletrodo que acontece a oxidação é chamado de anodo, sendo este o pólo negativo da célula; onde há redução denomina-se catodo e constitui o pólo positivo. A pilha de Daniell exemplifica o exposto acima usando a reação entre cobre e zinco. Neste experimento hádois bécheres: um contendo uma barra de cobre mergulhada em solução de íons Cu2+ e no outro uma barra de zinco em solução de íons Zn2+. Os mesmos estão ligados por um fio externo que conduz os elétrons. Além disso, é utilizada uma ponte salina (tubo preenchido por eletrólitos em gelatina) entre os eletrodos para que haja equilíbrio de cargas, pois sem a mesma fica impedido o escoamento deelétrons.

Esquema da pilha de Daniell A força com que os elétrons se movem numa pilha é chamada de força eletromotriz ou fem e é medida em volts (V). A fem gerada pela célula é o potencial da pilha (E) e seu valor depende da concentrações dos íons, temperatura e pressões parciais de gases caso estes estejam envolvidos na reação. Quando as espécies presentes estão a 1 mol/L, a pressão é de 1 atm etemperatura de 25° a fem medida nessas condições representa o potencial padrão C, da pilha (E° já que esse é o estado padrão. Para verificar o potencial de qualquer pilha coloca) se um voltímetro ligado ao fio condutor. O valor apresentado pelo voltímetro é a diferença entre os potenciais dos eletrodos da pilha e não os valores individuais dos mesmos. É necessário então arbitrar o valor 0 a umeletrodo qualquer, o escolhido foi o eletrodo padrão de hidrogênio. Consiste de um tubo de vidro contendo um fio de platina ligado a uma folha de platina inerte revestida, o fio encontra imerso em solução ácida (presença de H+) e gás H2 é bombeado para dentro do tubo. A partir daí pode ser medido os potenciais padrão de outros eletrodos em referência ao de hidrogênio. Notação das pilhas eletroquímicas:Zn(s)|Zn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s) , onde | representa a interface entre o metal e sua solução e || indica a ponte salina.

Materiais e reagentes 4 bécheres de 50 mL 1 bécher de 100 mL 3 placas de Petri 2 pontes salinas Voltímetro ZnSO4 0,10 mol/L CuSO4 1,0·10-4 mol/L NaCl 3% (m/v) Cobre Fios de cobre Fenolftaleína Zinco CuSO4 0,10 mol/L Pb(NO3)2 0,10 mol/L K3[Fe(CN)6] aquoso Ferro ChumboObjetivos Observar o funcionamento de uma pilha, seus catodos (onde ocorre redução, pólo positivo), seus anodos (onde ocorre a oxidação, pólo negativo da pilha), sua transferência de elétrons, bem como em uma pilha em série. Verificar a redução do oxigênio e zinco quando colocados ferro e cobre (e zinco) em solução de ferricianeto.

Procedimentos As vidrarias foram lavadas e secadas antes do inícioda prática. 1) Montagem de Pilha a) Pilha de Zinco e Cobre Zn(s)/Zn2+ (0,10 mol/L)//Cu2+ (0,10 mol/L)Cu(s) Em um bécher de 100 mL foi colocado em torno de 50 mL de solução de CuSO4 0,10 mol/L, seguido de uma barra de cobre. Em outro bécher de 100 mL foram adicionados uma solução de ZnSO4 0,10 mol/L e uma barra de zinco. Colocou-se a ponte salina de KNO3 para que houvesse a transferência deelétrons. Fixou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Zn). Ligou-se o voltímetro na posição 20V e mediu-se a ddp da pilha. Os resultados foram anotados. b) Pilha de Chumbo e Cobre Pb(s)/Pb2+ (0,10 mol/L)//Cu2+ (0,10 mol/L)/Cu(s) Repetiu-se o procedimento anterior, substituindo-se o bastão de zinco por uma barra de chumbo. A solução de ZnSO4 também foi...
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