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FELIPE ROSAL QUÍMICA 01 ELETROQUÍMICA 04.06.2020
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• Conhecer o funcionamento células galvânicas e eletrolíticas.
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Prof. Felipe Rosal
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REAÇÕES QUÍMICAS
PRODUZINDO
CORRENTE ELÉTRICA
REAÇÕES QUÍMICAS
PRODUZINDO
CORRENTE ELÉTRICA
CORRENTE ELÉTRICA
PRODUZINDO
REAÇÃO QUÍMICA
CORRENTE ELÉTRICA
PRODUZINDO
REAÇÃO QUÍMICA6
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A relação entre as reações químicas e a corrente elétrica é estudada por um ramo da química chamado ELETROQUÍMICA A relação entre as reações químicas e a corrente elétrica é estudada por um ramo da química chamado ELETROQUÍMICA
Quando uma reação química de
óxido redução, espontânea,
produz energia elétrica teremos uma
PILHA ELETROQUÍMICA
Quando uma reação química de
óxido redução, espontânea,
produz energia elétrica teremos uma
PILHA ELETROQUÍMICA
Quando uma corrente elétrica provoca uma
reação química teremos uma
ELETRÓLISE
Quando uma corrente elétrica provoca uma
reação química teremos uma
ELETRÓLISE
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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 produzir uma CORRENTE ELÉTRICA
DANIELL percebeu que estes elétrons poderiam ser transferidos do Zn para os íons Cu2+ por um fio condutor externo e, este movimento produzir uma CORRENTE ELÉTRICA
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Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
ELÉTRONS
PONTE SALINACÁTIONSÂNIONS
E isto seria possível montandoum esquema do tipo representado a seguir
11
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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 como passar do tempo
O eletrodo de cobre terá sua massa aumentada
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
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Neste processo teremos, simultaneamente, a ocorrência das seguintes reações:Neste processo teremos, simultaneamente, a ocorrência das seguintes reações:
Zn 2 e –
Cu2+
+Zn2+
Zn +
CuCu2+ +
Zn2+
(semi-reação de oxidação)
2 e – (semi-reação de redução)
Cu+ (reação global)
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Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
ELÉTRONS
PONTE SALINACÁTIONSÂNIONS
O pólo de onde saem os elétrons ocorrendo a oxidação chama-se
ANODO e corresponde ao PÓLO NEGATIVO
ÂNODO
O pólo onde chegam os elétrons ocorrendo aredução chama-se
CATODO e corresponde ao PÓLO POSITIVO
CÁTODO
+
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ÂNODO – ELETRODO QUE SOFRE OXIDAÇÃO, CORRESPONDE AO POLO NEGATIVO
CÁTODO – ELETRODO QUE SOFRE REDUÇÃO, CORRESPONDE AO POLO POSITIVO
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
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O ELETRODO QUE SOFRE OXIDAÇÃO, É CORROÍDO E A SOLUÇÃO FICA MAIS CONCENTRADA
O ELETRODO QUE SOFRE REDUÇÃO, OCORRE UM AUMENTO DA MASSA E SUA SOLUÇÃO FICA MAIS DILUÍDA
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
16
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FIO CONDUTOR – CIRCUITO EXTERNO DA PILHA ONDE OCORRE A PASSAGEM DE ELÉTRONS SEMPRE NO SENTIDO DO POLO QUE SOFREU OXIDAÇÃO PARA O POLO QUE SOFREU REDUÇÃO
PONTE SALINA – OCORRE A MIGRAÇÃO DE ÍONS
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
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POLO (-) → ÂNODO OCORRE OXIDAÇÃO POLO (+)→ CÁTODO OCORRE REDUÇÃO
SENTIDO DA MIGRAÇÃO DOS ELÉTRONS
OXIDAÇÃO → REDUÇÃO
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
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REPRESENTAÇÃO DE UMA PILHAUma pilha, segundo a IUPAC,
deve ser representada da seguinte forma:Uma pilha, segundo a IUPAC,
deve ser representada da seguinte forma:
Para a pilha de DANIELL
Zn0 Cu2+Zn2+ Cu0
M1 M2M1 M20 x+ y+ 0
19
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Co
01) Observando a pilha abaixo, responda:
a) Quais as semi-reações?
Co – 2 e Co2+ semi-reação de oxidação
Au3+ + 3 e Au semi-reação de redução
Co2+ Au3+ Au
-
-
b) Qual a reação global?
3
2Co – e Co2+
Au3+ + e Au-
-6
6
33
2 22 Au (reação global)3 Co + 2 Au3+ 3 Co2+ +
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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
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02) Podemos dizer que, na célula eletroquímica:
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.
Mg Mg2+ Fe3+ Fe
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03) As relações existentes entre os fenômenos elétricos e as reações química são estudadas:
a) na termoquímica.b) na eletroquímica.c) na cinética química.d) no equilíbrio químico.e) na ebuliometria.
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04) O pólo onde saem os elétrons, em uma pilha, é:
a) cátodo.
b) pólo positivo.
c) ânodo.
d) o eletrodo que aumenta a massa.
e) o que ocorre redução.
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Os metais que fazem parte de uma reação de óxido-redução têm
uma tendência a CEDER ou RECEBER ELÉTRONS
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)
Essa tendência é determinada pelo potencial de eletrodo (E),
medido em volts (V)
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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 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 Quanto maior for a medida do potencial de redução, maior é a tendência do metal ganhar elétrons
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Este potencial, em geral, é medido a 1 atm, 25°C e solução 1 mol/LEste potencial, em geral, é medido a 1 atm, 25°C e solução 1 mol/L
Sendo assim, nestas condições, Chamado dePOTENCIAL NORMAL DE ELETRODO (E°) Sendo assim, nestas condições, Chamado dePOTENCIAL NORMAL DE ELETRODO (E°)
Esse potencial é medido tomando-se como referencial um eletrodo de hidrogênio, que tem a ele atribuído o potencial “0,00 V”
Esse potencial é medido tomando-se como referencial um eletrodo de hidrogênio, que tem a ele atribuído o potencial “0,00 V”
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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 redução ele vai ganhar elétrons, sofrendo redução, e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação
Como o cobre tem um maior potencial normal de redução ele vai ganhar elétrons, sofrendo redução, e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação
CuCu2+ + 2 e – E° = + 0,34 Vred
Zn 2 e –+Zn2+ E° = + 0,76 Voxi
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu ΔE = + 1,10 V28
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01) Conhecendo as seguintes semi-reações e os seus potenciais padrão de redução abaixo, determine a “ d.d.p “ da pilha formada pelos eletrodos indicados:
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 VSn 2 e –+Sn2+ E° = + 0,14 V
12 22
+ 0,94 V
a) + 0,54 V.b) + 0,66 V.c) + 1,46 V.d) + 0,94 V.e) + 1,74 V.
29
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02) O ácido ascórbico, mais conhecido por vitamina C, é uma substância que apresenta atividade redox. Sendo o potencial de redução do ácido ascórbico, em pH = 7, igual a 0,06 V, podemos compará-lo com outras substâncias conhecidas, cujos potenciais de redução a pH = 7 são também apresentados:
O2 (g) -4 e H+
Fe2+Fe3+ + -eE° = 0,816 VE° = 0,77 VE° = – 0,42 V
+ (aq) H2O (l)
(aq)(aq)
H+(aq)
-2 e+ H2 (g)
+
30
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Com base nessas informações, podemos afirmar que o ácido ascórbico deve ser capaz de:
Ácido ascórbico: E = 0,06 V (redução)
a) reduzir o íon Fe3+
b) oxidar o íon Fe2+
c) oxidar o O2.d) reduzir a água.e) oxidar o íon H+
31
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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 VAu 3+ + 3 e – Au E 0 = + 1,50 V
Au 3+ + e – Au E 0 = + 1,50 VNi Ni 2+ + e – E 0 = + 0,25 V
3
2
62 263 3
2 Au 3+ + 3 Ni 2 Au 3+ + 3 Ni E 0 = + 1,75 V
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Estes objetos foram recobertos com um
metal através de um processo químico chamado de
ELETRÓLISE
Estes objetos foram recobertos com um
metal através de um processo químico chamado de
ELETRÓLISE
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Pode-se dizer que ELETRÓLISE é o fenômeno de decomposição de
uma substância pela ação de uma CORRENTE ELÉTRICA
Pode-se dizer que ELETRÓLISE é o fenômeno de decomposição de
uma substância pela ação de uma CORRENTE ELÉTRICA
A eletrólise ocorre com soluções onde existam íons ou com
substâncias iônicas fundidas
A eletrólise ocorre com soluções onde existam íons ou com
substâncias iônicas fundidas
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
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01) As reações de eletrólise só ocorrem em sistemas que contenham ________ em movimento. Nessas transformações há consumo de energia __________. Completam-se, respectivamente, com:
a) átomos e luminosa.b) moléculas e luminosa.c) moléculas e térmica.d) átomos e elétrica.e) íons e elétrica.
ÍONSELÉTRICA
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02)Em um processo de eletrólise é correto afirmar que:
a) não há passagem de corrente elétrica.
b) substâncias são apenas oxidadas.
c) substâncias são apenas reduzidas
d) o elemento oxidante doa elétrons.
e) oxidação e redução são sempre simultâneas.
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Podemos dividir a eletrólise em ÍGNEA e AQUOSA Podemos dividir a eletrólise em ÍGNEA e AQUOSA
ELETRÓLISE ÍGNEA Ocorre com a substância iônica na fase líquida (fundida)
ELETRÓLISE ÍGNEA Ocorre com a substância iônica na fase líquida (fundida)
ELETRÓLISE AQUOSAOcorre quando o eletrólito se encontra dissolvido na ÁGUA
ELETRÓLISE AQUOSAOcorre quando o eletrólito se encontra dissolvido na ÁGUA
DICA CANAL EDUCAÇÃODICA CANAL EDUCAÇÃO
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Michael Faraday formulou duas leis que regem
o aspecto quantitativo da eletrólise
Michael Faraday formulou duas leis que regem
o aspecto quantitativo da eletrólise
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A massa, “m”, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q, que atravessa o circuito
A massa, “m”, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q, que atravessa o circuito
Sabe-se que: Q = i x t
m = K’ x i x t
A primeira lei de FARADAY pode ser escrita na seguinte forma: A primeira lei de FARADAY pode ser escrita na seguinte forma:
CONSEQÜENTEMENTE
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A massa, m, de uma substância,
formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente
proporcional ao equivalente-grama, E, dessa substância
A massa, m, de uma substância,
formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente
proporcional ao equivalente-grama, E, dessa substância
m = K’’x Em = K’’x E
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Associando as duas leis, teremos:
A constante “ K “ vale: 196500
Então :
m = K x E x Q m = K x E x i x t
=m E . i . t96500
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01) Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampèr (A).Qual a massa de prata depositada no cátodo? Dado: Ag = 108 g / mol
t = 965 si = 1 Am = ? m = E xx
96500i t
E = 1108 = 108 g
108 19651100
m = 1,08 g a) 1,54g.b) 1,68 g.c) 1,46 g.d) 1,94 g.e) 1,08 g.
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A carga total transportada por 1 mol de elétrons é de 96500 C
e é denominada de 1 Faraday (F), em homenagem ao físico-químico
inglês Michael Faraday
A carga total transportada por 1 mol de elétrons é de 96500 C
e é denominada de 1 Faraday (F), em homenagem ao físico-químico
inglês Michael Faraday
1 MOL DE ELÉTRONS
ou
6,02 x 10 ELÉTRONS
TRANSPORTA 1 FARADAY
ou
96500 C
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01) Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampèr (A).Qual a massa de prata depositada no cátodo ? Dado: Ag = 108 g / mol
Ag + 1 e Ag+ -Pela cuba eletrolítica passa: Q = 1 x 965 = 965 C
1 mol ou
96500 C
1 mol ou
108 g
96500 C 108 g965 C m g
96500108965m = x
m = 1,08 g44
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02) Uma carga elétrica de 9650 C eletrolisa uma solução contendo íons de cobre II. Qual a massa depositada no eletrodo ? Dado: Cu = 63,5 g / mol
Cu + 2 e Cu+2 -
2 mol ou
2 x 96500 C
1 mol ou
63,5 g
2 x 96500 C 63,5 g9650 C m g
2 x 9650063,5 x 9650m = m = 3,16 g
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03) Numa célula eletrolítica contendo solução aquosa de nitrato de prata flui uma corrente elétrica de 5,0 A durante 9650 segundos. Nessa experiência, quantos gramas de prata metálica são obtidos? Dado: Ag = 108 g/mol
a) 108 g.
b) 100 g.
c) 54,0 g.
d) 50,0 g.
e) 10,0 g.
i = 5,0 At = 9650 sm = ?
Ag + 1 e Ag (s)+ –
1 mol ou
96500 C
1 mol ou
108 g
96500 C 108 g5 x 9650 C m g
965005 x 9650 x 108m =
965005211000= m = 54,0 g
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03) Eletrolisa-se uma solução de CuCl2, durante 32 minutos,
com uma corrente de 5A, obtém-se nas CNTP, o cloro num volume em mL, de:
a) 1400.
b) 1920.
c) 1600.
d) 9650.
e) 1114.
i = 5,0 At = 32 min
V = ? mL
= 1920 s
2 Cl + 2 e Cl2 (g)– –
2 mol ou
2 x 96500 C
1 mol ou
22,4 L
2 x 96500 C 22,4 L5 x 1920 C V
2 x 965005 x 1920 x 22,4V = 193000
215040=
V = 1,114 L ou 1114 mL47
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04) A corrente elétrica necessária para depositar 10,8 g de prata através da eletrólise de uma solução de nitrato de prata durante5 minutos é de:Dado: Ag = 108 g/mol
a) 32,16 A .
b) 3,0 A.
c) 6,2 A.
d) 4,3 A.
e) 31,3 A.
i = ? A
t = 5 minm = 10,8 g
= 300 sAg + 1 e Ag (s)+ –
1 mol ou
96500 C
1 mol ou
108 g
96500 C 108 gi x 300 C 10,8 g
300 x 10896500 x 10,8i = i = 32,16 A i = 32,16 A
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