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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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?
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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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QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
PILHA DE DANIELLEsta pilha baseia-se na seguinte reação:
ou, na forma iônicaZn + CuCuSO4 + ZnSO4
Zn + Cu2+ Cu + Zn2+
**
ELÉTRONS
Imagem : Mbarousse/Public Domain
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
+
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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.
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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+ +
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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.
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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.
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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)
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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”
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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:
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
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O que você faz com suas pilhas usadas?
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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
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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
QUÍMICA, 3º AnoPotencial das Pilhas
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
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2A Arpingstone/Domínio público http://pt.wikipedia.org/wiki/
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2B M.Minderhoud/ GNU Free Documentation License
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2D Valter Campanato/ABr / Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil
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2E Matias.Reccius/Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Minisystem.jpg
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2F CHG/Domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mirai_LCD_TV.JPG?uselang=pt-br
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4A Angeloleithold 2005/Disponibilizada por Massimiliano W/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada
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4C Wagner Christian/ Creative Commons -
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4D Marcus Wong Wongm/ GNU Free Documentation License
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5A Aney/GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkali_battery_5.jpg
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5B Shaddack/Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Photo-CarBattery.jpg
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5C Mbarousse/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electr%C3%B3lisis.png
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6 Autor desconhecido/Disponibilizada por Tomisti/Domínio Público
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7 Autor desconhecido/Disponibilizada por Kelson/Domínio Público
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8B GuidoB/GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/
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9 Lukas A, CZE / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rechargeable_alkaline_battery.jpg
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10 Mbarousse/Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electr%C3%B3lisis.png
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29 Brianiac/Public Domain http://en.wikipedia.org/wiki/File:Batteries.jpg 30/08/201230 Victorgrigas/Creative Commons Attribution-
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31 Krdan/Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Recycling_symbol.svg
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