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Mestrado Integrado em Engenharia Química







TRABALHO LABORATORIAL DA DISCIPLINA DE QUÍMICA I
RELATÓRIO EXPERIMENTAL III



Células Electroquímicas





Novembro – 2011
Relatório Experimental III do Trabalho Laboratorial em Química I

Disciplina: Química I

Resumo: O trabalho laboratorial realizado tem como objectivo oestudo das reacções de oxidação-redução sob o ponto de vista de equilíbrio e extensão bem como a concepção de células electroquímicas para obtenção de corrente eléctrica, fazendo a identificação das reacções que ocorrem em cada eléctrodo. É, também, uma meta, estabelecer uma relação quantitativa entre a força electromotriz e a constante de equilíbrio, bem como entre o efeito das concentrações e opotencial de eléctrodo.













Sumário

1. Introdução Teórica
2. Parte Experimental
3. Resultados
4. Discussão/Conclusão




















1. Introdução Teórica

A electroquímica é a parte da química responsável por estudar as reacções químicas que acontecem em soluções que envolvem um condutor (metal ousemicondutor) e um condutor iónico (electrólito). Nestas reacções ocorrem trocas de electrões de uma substância para outra (reacções de oxidação-redução) pelo que estes processos se denominam electroquímicos. A oxidação (no eléctrodo denominado ânodo) e a redução (no eléctrodo denominado cátodo) ocorrem em simultâneo e podem ser representadas por duas semi-reacções, uma de oxidação e outra deredução.
Uma célula electroquímica é, então, um dispositivo utilizado para criar uma força electromotriz num condutor que separa duas reacções. Estas reacções que cedem e aceitam electrões nas extremidades do condutor criam uma corrente eléctrica quando há ligação a um circuito eléctrico. Nesse caso há, então, a transformação de energia química em energia eléctrica. O facto de os electrões semovimentarem de um eléctrodo para outro indica que existe uma diferença de potencial entre ambos, denominada potencial da célula.
Imaginando que todos os solutos se encontram numa concentração de 1 mol/dm3 e todos os gases estão a uma pressão de 1 atm, a diferença de potencial ligada a uma reacção de redução (ou oxidação) a decorrer num eléctrodo é designada por potencial de redução (ou oxidação) padrão.Assim, o potencial da célula electroquímica será:
∆E0 = E0 oxidação - E0 redução
Ou seja,
∆G0 = -n F ∆E0
∆G0 - variação da energia livre padrão.
n - número de electrões envolvidos na reacção
F - constante de Faraday (96485 C/mol)
∆E0 - potencial padrão da célula electroquímica
Sendo ∆G0 = -RT ln K (K - constante de equilíbrio) surge:
∆E0célula = (RT/nF) ln K
De ∆G = ∆G0 +RT ln Qvem:
∆E = ∆E0 – (RT/nF) ln Q Equação de Nernst
Ou, caso T = 298 K
∆E = ∆E0 – (0,0592/n) log Q
Q – quociente da reacção
O potencial de eléctrodo depende, então, da concentração dos iões envolvidos na reacção, sendo, assim, possível, fazer a construção de uma célula a partir de duas semi-células ambas compostas pela mesma substância, se houver diferença naconcentração de iões das duas. A estas células dá-se o nome de células de concentração.














2. Parte Experimental

Reagentes:
- 1 lâmina de zinco;
- 1 lâmina de chumbo;
- NH4NO3;
- ZnSO4;
- PbSO4;

Material utilizado:
- 1 pipeta volumétrica 20ml;
- 1 pipeta graduada 10ml;
- 2 copos 150ml;
- 2 copos 100ml;
- 1 vareta de vidro;
- 1pipeta Pasteur;
- 1 voltímetro, cabos, bananas;
- 2 balões volumétricos 200ml;
- 1 tubo em U para ponte salina;
- algodão;
- 1 proveta de 50ml;
- 1 espátula.





Protocolo Experimental
Parte I
1. Para um copo de 150ml transferiu-se 50ml de solução 0,1 M de Pb2+ e, mergulhou-se na solução uma lâmina de chumbo (Pb) previamente limpa.
2....
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