ciências da natureza e suas tecnologias - química ensino médio, 3ª série potencial das pilhas

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química

Ensino Médio, 3ª SériePotencial das pilhas

QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas

No nosso cotidiano usamos ...

Imagens : (A) Arpingstone/Domínio público / (B) M.Minderhoud/ GNU Free Documentation License / (C) Christian Rasmussen/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada / (D) Valter Campanato/ABr / Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil / (E) Matias.Reccius/Domínio Público / (F) CHG/Domínio público


Para que isto seja possível necessitamos de ENERGIA ELÉTRICA

ENERGIA ELÉTRICA

é uma forma de energia baseada na geração

de diferença de potencial elétrico entre dois pontos

que permitem estabelecer

uma corrente elétrica entre ambos.

O que é ENERGIA ELÉTRICA?


A energia elétrica é obtida principalmente através de ...

Imagens : (A) Angeloleithold 2005/Disponibilizada por Massimiliano W/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada / (B) Fernando Tomás de Zaragoza, Spain / Disponibilizada por FlickrLickr/ Creative Commons - Atribuição 2.0 Genérica / (C) Wagner Christian/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.5 Genérica; (D) Marcus Wong Wongm/ GNU Free Documentation License (E) Cyberpunk/Creative Commons - CC0 1.0 Universal (CC0 1.0) Dedicação ao Domínio Público


A Química contribui com alguns fenômenos

relacionados com a energia elétrica...

REAÇÕES QUÍMICASPRODUZINDO

CORRENTE ELÉTRICA

CORRENTE ELÉTRICAPRODUZINDO

REAÇÃO QUÍMICA

Imagens : (A) Aney/GNU Free Documentation License / (B) Shaddack/Public Domain / (C) Mbarousse/Public Domain


Um pouco de História

Tales de Mileto, ao esfregar âmbar na pele de carneiro, observou que pedaços de palha eram atraídos pelo âmbar.

Imagem : Autor desconhecido/Disponibilizada por Tomisti/Domínio Público


Luigi Aloisio Galvani

publicou pesquisa onde concluía que os músculos armazenavam eletricidade e os nervos conduziam essa eletricidade.

Imagem : Autor desconhecido/ Disponibilizada por Kelson/Domínio Público


Alessandro Volta

produziu a primeira pilha elétrica do mundo. Ela era composta de uma série de discos de prata e zinco, colocados em pares e intercalados com folhas de papelão saturadas em água e sal.

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A relação entre as reações químicas e a corrente elétrica é estudada por um ramo da química chamado ELETROQUÍMICA

Quando uma corrente elétrica provoca umareação química teremos umaELETRÓLISE

Imagem : Lukas A, CZE / Public Domain


PILHA DE DANIELLEsta pilha baseia-se na seguinte reação:

ou, na forma iônicaZn + CuCuSO4 + ZnSO4

Zn + Cu2+ Cu + Zn2+

**

ELÉTRONS

Imagem : Mbarousse/Public Domain


E isto seria possível montando um esquema do tipo representado a seguir:

Zn Cu

Voltímetro

Zn2+

Cu2+

Zn2+ Cu2+

Zn2+

Cu2+Zn2+Cu2+

CÁTIONSÂNIONS

ELÉTRONS ELÉTRONS

PONTE SALINA


Zn

Zn2+Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Cu

Cu2+ Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Cu2+

VoltímetroELÉTRONS ELÉTRONS

PONTE SALINA

CÁTIONSÂNIONS

Com o tempo teremos ...

O eletrodo de ZINCO sofre corrosão A solução de sulfato de zinco fica mais concentrada O eletrodo de COBRE tem sua massa aumentada A solução de sulfato de cobre fica mais diluída

–

O eletrodo aonde chega os elétrons é o POLO POSITIVO DA PILHA

+


REPRESENTAÇÃO DE UMA PILHA

Uma pilha, segundo a IUPAC, deve ser representada da seguinte forma:

M1 M2M1 M20 x+ y+ 0

POLO NEGATIVOOXIDAÇÃO

ÂNODO

POLO POSITIVOREDUÇÃOCÁTODO

Para a pilha de DANIELL

POLO NEGATIVOOXIDAÇÃO

ÂNODO

POLO POSITIVOREDUÇÃOCÁTODO

Zn0 Cu2+Zn2+ Cu0


01) As relações existentes entre os fenômenos elétricos e as reações químicas são estudadas:

a) na termoquímica.b) na eletroquímica.c) na cinética química.d) no equilíbrio químico.e) na ebuliometria.


Co02) Observando a pilha abaixo, responda:

a) Quais as semirreações?

Co – 2 e Co2+ semirreação de oxidação

Au3+ + 3 e Au semirreação de redução

Co2+ Au3+ Au

-

-

b) Qual a reação global?

3

2Co – e Co2+

Au3+ + e Au-

-6

6

33

2 2

2 Au (reação global)3 Co + 2 Au3+ 3 Co2+ +


c) Quem sofre oxidação? Co

Co Co2+ Au3+ Au

Au3+d) Quem sofre redução?

e) Qual o eletrodo positivo ou cátodo? Au

f) Qual o eletrodo negativo ou ânodo? Co

g) Que eletrodo será gasto? Co

h) Qual dos eletrodos terá a sua massa aumentada? Au


Zn Ni

Voltímetro

Zn2+

Ni2+

Zn2+ Ni2+

Zn2+

Ni2+Zn2+Ni2+

ELÉTRONS ELÉTRONS

PONTE SALINA

03) O esquema abaixo ilustra uma cela galvânica (pilha), ressaltando o sentido de movimentação dos elétrons.

Sobre essa pilha, responda às questões:a) Qual dos eletrodos é o ânodo? Qual é o cátodo?

Ânodo: Zn0 Cátodo: Ni0

b) Qual dos eletrodos é o polo negativo? E o positivo?

Polo negativo: Zn0 Polo positivo: Ni0 Oxidação: Zn0 Redução: Ni2+

c) Qual é a espécie química que sofre oxidação? E a que sofre redução?d) Qual a placa que sofre corrosão?

Placa de Zn

e) Qual a placa em que se deposita sólido?

Placa de Ni

f) Equacione a semi-reação anódicaZn0 – 2 e – Zn2+ Ni2+ + 2 e – Ni0

g) Equacione a semi-reação catódicaZn0 – 2 e – Zn2+

h) Equacione a reação global da pilha

Ni2+ + 2 e – Ni0

Zn0 + Ni2+ Zn2+ + Ni0


04) (Covest) Podemos dizer que, na célula eletroquímica Mg(s) / Mg2+

(aq) // Fe2+(aq) / Fe(s):

a) o magnésio sofre redução.b) o ferro é o ânodo.c) os elétrons fluem, pelo circuito externo, do magnésio para o

ferro.d) há dissolução do eletrodo de ferro.e) a concentração da solução de Mg2+ diminui com o tempo.


05) O polo de onde saem os elétrons, em uma pilha, é:a) cátodo.b) polo positivo.c) ânodo.d) o eletrodo que aumenta a massa.e) o que ocorre redução.


Os metais que fazem parte de uma reação de óxido-redução têm uma tendência a CEDER ou RECEBER ELÉTRONS

Essa tendência é determinada pelo potencial de eletrodo (E), medido em volts (V)


Quanto maior for a medida do potencial de oxidação, maior é a tendência do metal ceder elétrons

Quanto maior for a medida do potencial de redução, maior é a tendência do metal ganhar elétrons


Este potencial, em geral, é medido a 1 atm, 25°C e solução 1 mol/L

Sendo assim, nestas condições,chamado de POTENCIAL NORMAL DE ELETRODO (E°)

Esse potencial é medido tomando-se comoreferencial um eletrodo de hidrogênio,que tem a ele atribuído o potencial “0,00 V”


Potencial – padrão da semicelaOxidante E0 (V) RedutorF2 +2.87 F-

S2 +2.10 SO42-

MnO4- +1.69 MnO2

MnO4- +1.51 Mn2+

Au3+ +1.50 AuPbO2 +1.45 Pb2+

Cl2 (aq) +1.39 Cl-

Cr2O72- +1.33 Cr3+

O2 (g) +1.23 H2O

Br2 +1.07 Br-

NO3- +0.96 NO(g)

Ag+ +0.80 AgFe3+ +0.77 Fe2+

I2 (aq) +0.62 I-

Cu2+ +0.34 CuCH3CHO +0.19 CH3CH2OH

SO42- +0.17 SO2

S4O62- +0.09 S2O3

2-

H3O+ 0.00 H2 (g)

CH3CO2H -0.12 CH3CHO

Pb2+ -0.13 PbSn2+ -0.14 SnNi2+ -0.23 NiCd2+ -0.40 CdFe2+ -0.44 FeZn2+ -0.76 ZnAl3+ -1.66 AlMg2+ -2.37 MgK+ -2.92 KLi+ -3.02 Li


Para a pilha de Daniell os potenciais são:

Zn2 e –+Zn2+

CuCu2+ + 2 e –

E° = – 0,76 Vred

E° = + 0,34 Vred

Como o cobre tem um maior potencial normal de reduçãoele vai ganhar elétrons, sofrendo redução,

e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação

Cu Cu2+ + 2 e – E° = + 0,34 Vred

Zn 2 e –+Zn2+ E° = + 0,76 Voxi

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu ΔE = + 1,10 V


Zn Ag

Zn2+

Ag+

Zn2+

Ag+

Zn2+

Ag+Zn2+

Ag+

01) As seguintes semicelas são usadas para montar uma pilha:

Considerando os potenciais de semicela:Zn 2+

(aq) + 2 e – Zn (s) E = – 0,76 VAg + (aq) + 1 e – Ag (s) E = + 0,80 V

i) Calcule o valor do ∆E0 para essa pilha

Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2 e – E = + 0,76 V

Ag + (aq) + 1 e – Ag (s) E = + 0,80 V Zn (s) Zn 2+

(aq) + 2 e – E = + 0,76 V2 Ag + (aq) + 2 e – 2 Ag (s) E = + 0,80 V

Zn (s) + 2 Ag + (aq) Zn 2+ (aq) + 2 Ag (s) ∆E = + 1,56 V


Sn2 e –+Sn2+

AgAg1+ + 1 e –

E° = – 0,14 VE° = + 0,80 V

O potencial de redução da prata é maior que o do estanho

A prata sofre redução e o estanho sofre oxidação

AgAg1+ + e – E° = + 0,80 V

Sn 2 e –+Sn2+ E° = + 0,14 V

12 22

∆E = + 0,94 V

a) + 0,54 V.b) + 0,66 V.c) + 1,46 V.d) + 0,94 V.e) + 1,74 V.

02) Conhecendo as seguintes semirreações e os seus potenciais padrão de redução abaixo, determine a “ d.d.p “ da pilha formada pelos eletrodos indicados:


03) Considere as seguintes semirreações e os potenciais normais de redução:

O potencial da pilha formada pela junção dessas duas semirreações é:

a) + 1,25 V.b) – 1,25 V.c) + 1,75 V.d) – 1,75 V.e) + 3,75 V.

Ni 2+ + 2 e – Ni E 0 = – 0,25 V

Au 3+ + 3 e – Au E 0 = + 1,50 V

Au 3+ + e – Au E 0 = + 1,50 V

Ni Ni 2+ + e – E 0 = + 0,25 V

3

2

62 2

63 3

2 Au 3+ + 3 Ni 2 Au + 3 Ni +2 ∆E 0 = + 1,75 V


O que você faz com suas pilhas usadas?

Imagem : Brianiac/Public Domain


Se você descarta materiais desse tipo no lixo comum,

coloca a própria saúde e a de outras pessoas em risco com a contaminação do solo e das águas com metais pesados.

Imagem : Victorgrigas/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Faça a Reciclagem das Pilhas

Os fabricantes e os importadores são os responsáveis pela reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final do produto.

Imagem : Krdan/Public Domain


Procure saber mais sobre: Por que reciclar pilhas e baterias?Riscos ao meio ambiente e à saúde dos constituintes de uma pilha.Dicas sobre o uso correto de pilhas e baterias

Referênciashttp://www.mundociencia.com.br/fisica/eletricidade/historiaeletricidade.htm

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABXiYAF/eletroquimica

http://www.mundociencia.com.br/fisica/eletricidade/historiaeletricidade.htm

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABXiYAF/eletroquimica

Tabela de Imagensn° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto

link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

2A Arpingstone/Domínio público http://pt.wikipedia.org/wiki/

Ficheiro:Washer.600pix.jpg30/08/2012

2B M.Minderhoud/ GNU Free Documentation License

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Koelkast_open.jpg

30/08/2012

2C Christian Rasmussen/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Microwave_oven.jpg

30/08/2012

2D Valter Campanato/ABr / Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Condicionadordear.jpg

30/08/2012

2E Matias.Reccius/Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Minisystem.jpg

30/08/2012

2F CHG/Domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mirai_LCD_TV.JPG?uselang=pt-br

30/08/2012

4A Angeloleithold 2005/Disponibilizada por Massimiliano W/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:ItaipuAerea2AAL.jpg

30/08/2012

4B Fernando Tomás de Zaragoza, Spain / Disponibilizada por FlickrLickr/ Creative Commons - Atribuição 2.0 Genérica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Solar_Panels.jpg

30/08/2012




4C Wagner Christian/ Creative Commons -

Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.5 Genérica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Windenergy.jpg

30/08/2012

4D Marcus Wong Wongm/ GNU Free Documentation License

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Yallourn-w-power-station-australia.jpg

30/08/2012

4E Cyberpunk/Creative Commons - CC0 1.0 Universal (CC0 1.0) Dedicação ao Domínio Público

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Diferentes_Pilhas_AA.JPG

30/08/2012

5A Aney/GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkali_battery_5.jpg

30/08/2012

5B Shaddack/Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Photo-CarBattery.jpg

30/08/2012

5C Mbarousse/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electr%C3%B3lisis.png

30/08/2012

6 Autor desconhecido/Disponibilizada por Tomisti/Domínio Público

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Thales.jpg 30/08/2012

7 Autor desconhecido/Disponibilizada por Kelson/Domínio Público

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Luigi_galvani.jpg

30/08/2012

8A Bcrowell/United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alessandro_volta2.jpg

30/08/2012




8B GuidoB/GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:VoltaBattery.JPG30/08/2012

9 Lukas A, CZE / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rechargeable_alkaline_battery.jpg

30/08/2012

10 Mbarousse/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electr%C3%B3lisis.png

30/08/2012

29 Brianiac/Public Domain http://en.wikipedia.org/wiki/File:Batteries.jpg 30/08/201230 Victorgrigas/Creative Commons Attribution-

Share Alike 3.0 Unportedhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:India_Victor_Grigas_2011-13.jpg

30/08/2012

31 Krdan/Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Recycling_symbol.svg

30/08/2012

ciências da natureza e suas tecnologias - química ensino médio, 3ª série potencial das pilhas

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