Quimica experimental ufmg eletroquimica

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Eletroquímica

UFMG, ICEx Av. Antônio Carlos 6627 - Pampulha 

CEP 31270-010 | Belo Horizonte - Minas Gerais – Brasil
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Introdução

A eletroquímica abrange todos os processos químicos que envolvem transferência de elétrons. Quando um processo químico ocorre, produzindo transferência de elétrons é chamado de pilha ou bateria, mas quando oprocesso químico é provocado por uma corrente elétrica, este processo é denominado de eletrólise. Em resumo, pilhas e baterias são processos químicos que ocorrem de forma espontânea ΔH > 0, já a eletrolise é um processo químico ( reação química) que ocorre de forma não espontânea, ou seja, ocorre na presença de uma corrente elétrica ΔH< 0.
Toda pilha tem um potencial, ou seja, produz umavoltagem sendo este potencial medido na pilha. O potencial da pilha pode ser dado por uma simples soma de potências totais das semi - equações de redução e oxidação que ocorrem na pilha.
Uma pilha famosa e que deu inicio ao estudo da eletroquímica é a Pilha de Daniel. Nesta experiência, Daniel conseguiu medir o potencial padrão que foi estabelecido como o potencial do Hidrogênio, que vale 0 V.objetivos

Analisar o funcionamento de uma pilha de zinco e cobre (pilha de Daniel) bem como observar a espontaneidade de reações de oxidação e redução. Também foi analisada uma reação de eletrólise onde fizemos o reconhecimento dos produtos.

Experimental

Procedimento 1
Verificação qualitativa da tabela de potencial de oxidação
Adicionou-se a um tubo de ensaio uma pequena quantidade dasolução de cobre(II) e mergulhou-se um prego previamente limpo com palha de aço nesta solução.
Posteriormente, uma solução de zinco(II) foi adicionada em um béquer e uma lâmina de cobre mergulhada na solução.

Resultados e Discussão

Foi observado que na solução de Cu2+ ocorreu uma reação, o cobre se deposita no prego. Ao retirar o prego do tubo de ensaio foi constatado que ele se encontravaacobreado.
Utilizando uma tabela de potenciais de redução a equação global do experimento foi montada:

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) ε° = +0,34 V
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) ε° = -0,44 V
Pela tabela, vemos que o cobre tem maior potencial de redução que o ferro, e que a diferença de potencial na redução do cobre e na oxidação do ferro é positiva. Como estavam presentes no tubo de ensaio Cu2+(aq) e Fe(s) a reação da redução do cobre e da oxidação do ferro poderá ocorrer:

Cu2+(aq) + Fe(s) → Fe2+(aq) + Cu(s) ε° = +0,78 V
Essa reação ocorre espontaneamente, pois o potencial é positivo.

Na segunda parte do experimento, que um béquer continha solução de Zn2+ e uma lâmina de cobre, Cu(s), nada foi observado. Esse fato pode ser explicado pela não espontaneidade da reação de reduçãodo Zn2+ e oxidação do Cu(s)

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) ε° = +0,34 V
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s) ε° = -0,76 V

Podemos ver pela tabela que o cobre tem maior potencial de redução que o zinco. Dessa maneira se reduz mais facilmente. Então a reação que ocorreria espontaneamente seria:

Cu2+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + Cu(s) ε° = +1,10 V

Mas não existe Cu2+ e Zn(s) no béquer, então nenhumareação espontânea ocorre.


Procedimento 2
Montagem da pilha de cobre e zinco (Pilha de Daniell)

Foi adicionado em um béquer 25 mL de solução de CuSO4 e em outro béquer 25 mL de solução de ZnSO4.
Um tubo em U foi preenchido com solução saturada de KCl, colocou-se chumaço de algodão nas extremidades do tubo.
Os béqueres foram unidos pelo tubo em U e um circuito foi fechado por umvoltímetro com eletrodos de Zn e Cu, sendo que o eletrodo de zinco foi mergulhado na solução de ZnSO4 e o eletrodo de cobre, na solução de CuSO4.

Resultados e Discussão

O circuito montado permite a criação de uma corrente elétrica que é proveniente das reações de oxi-redução nas semi-células. A espécie que oxida libera elétrons e esses passam pelo fio externo a caminho da outra semi-célula que...
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