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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 3ª Série Potencial das pilhas

QUÍMICA, 3º Ano Potencial 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 Ano Potencial das Pilhas Para que isto seja possível necessitamos de ENERGIA O que é 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. ELÉTRICA

QUÍMICA, 3º Ano Potencial 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 Flickr. Lickr/ Creative Commons - Atribuição 2. 0 Genérica / (C) Wagner Christian/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2. 5 Genérica; (D) Marcus Wongm/ GNU Free Documentation License (E) Cyberpunk/Creative Commons - CC 0 1. 0 Universal (CC 0 1. 0) Dedicação ao Domínio Público

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas A Química contribui com alguns fenômenos relacionados com a energia elétrica. . . REAÇÕES QUÍMICAS PRODUZINDO CORRENTE ELÉTRICA PRODUZINDO REAÇÃO QUÍMICA Imagens : (A) Aney/GNU Free Documentation License / (B) Shaddack/Public Domain / (C) Mbarousse/Public Domain

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Um pouco de História Imagem : Autor desconhecido/Disponibilizada por Tomisti/Domínio Público Tales de Mileto, ao esfregar âmbar na pele de carneiro, observou que pedaços de palha eram atraídos pelo âmbar.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Luigi Aloisio Galvani Imagem : Autor desconhecido/ Disponibilizada por Kelson/Domínio Público publicou pesquisa onde concluía que os músculos armazenavam eletricidade e os nervos conduziam essa eletricidade.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Imagens : (A) Bcrowell/United States Public Domain / (B) Guido. B/GNU Free Documentation License 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.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial 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 uma reação química teremos uma ELETRÓLISE Imagem : Lukas A, CZE / Public Domain

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas PILHA DE DANIELL Esta pilha baseia-se na seguinte reação: Zn + Cu. SO 4 Cu + Zn. SO 4 ou, na forma iônica ** Zn + Cu 2+ Cu + Zn 2+ ELÉTRONS DANIELL percebeu que estes elétrons poderiam ser transferidos do Zn para os íons Cu 2+ por um fio condutor externo e que este movimento produzia uma CORRENTE ELÉTRICA Imagem : Mbarousse/Public Domain

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas E isto seria possível montando um esquema do tipo representado a seguir: ELÉTRONS Voltímetro CÁTIONS NIONS Zn ELÉTRONS Cu PONTE SALINA Zn 2+ Cu 2+

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Com o tempo teremos. . . Ø A O solução eletrodode aonde chega ossua elétrons éaumentada oconcentrada POLO POSITIVO DA PILHA de sulfato COBRE ZINCO de sofre tem zinco cobre corrosão fica massa mais diluída ELÉTRONS NIONS Zn Voltímetro CÁTIONS Cu PONTE SALINA + – Zn 2+ Cu 2+ Zn 2+ Zn 2+ Zn 2+ Cu 2+ Cu 2+ Cu 2+ Cu 2+

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas REPRESENTAÇÃO DE UMA PILHA Uma pilha, segundo a IUPAC, deve ser representada da seguinte forma: Para a pilha de DANIELL M 100 Zn x+ M 12+ Zn POLONEGATIVO POLO OXIDAÇÃO NODO M 22+y+ Cu 0 M 20 Cu POLOPOSITIVO POLO REDUÇÃO CÁTODO

QUÍMICA, 3º Ano Potencial 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.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas 02) Observando a pilha abaixo, responda: Co Co 2+ Au 3+ Au a) Quais as semirreações? Co – 2 e Au 3+ + 3 e - Co 2+ semirreação de oxidação Au semirreação de redução b) Qual a reação global? 3 Co 2 e – 6 2 Au 3+ + 3 6 e 3 Co + 2 Au 3+ 3 Co 2+ 2 Au 3 Co 2+ + 2 Au (reação global)

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Co Co 2+ Au 3+ Au c) Quem sofre oxidação? Co d) Quem sofre redução? Au 3+ 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 Ano Potencial das Pilhas 03) O esquema abaixo ilustra uma cela galvânica (pilha), ressaltando o sentido de movimentação dos elétrons. ELÉTRONS Voltímetro ELÉTRONS Zn Ni PONTE SALINA Ni 2+ Zn 2+ Ni 2+ Zn 2+ Ni 2+ Sobre essa pilha, responda às questões: h) d) e) g) c) f) Equacione Qual a é placa a espécie a reação semi-reação queque em química sofre se corrosão? deposita anódica catódica que da sofre pilha sólido? oxidação? E a que sofre redução? a) b) dos eletrodos églobal o ânodo? polo negativo? Qual é o. Ecátodo? o positivo? 00 – 2+ 2+ Zn –– 022 ee Zn 0 –– Zn 2+ 0 0 0 2+ Oxidação: Placa de Ni Zn Redução: Ni negativo: + Zn Ni Placa nodo: Polo de Zn 2 e Zn Cátodo: Polo Ni. Ni positivo: Ni 0 Ni 2+ + 2 e– Ni 0 Zn 0 + Ni 2+ Zn 2+ + Ni 0

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas 04) (Covest) Podemos dizer que, na célula eletroquímica Mg(s) / Mg 2+(aq) // Fe 2+(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 Mg 2+ diminui com o tempo.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial 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 Ano Potencial 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 Ano Potencial 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 Ano Potencial 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 como referencial um eletrodo de hidrogênio, que tem a ele atribuído o potencial “ 0, 00 V”

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Oxidante F 2 S 2 Mn. O 4 Au 3+ Pb. O 2 Cl 2 (aq) Cr 2 O 72 O 2 (g) Br 2 NO 3 Ag+ Fe 3+ I 2 (aq) Cu 2+ CH 3 CHO SO 42 S 4 O 62 H 3 O+ CH 3 CO 2 H Pb 2+ Sn 2+ Ni 2+ Cd 2+ Fe 2+ Zn 2+ Al 3+ Mg 2+ K+ Li+ E 0 (V) +2. 87 +2. 10 +1. 69 +1. 51 +1. 50 +1. 45 +1. 39 +1. 33 +1. 23 +1. 07 +0. 96 +0. 80 +0. 77 +0. 62 +0. 34 +0. 19 +0. 17 +0. 09 0. 00 -0. 12 -0. 13 -0. 14 -0. 23 -0. 40 -0. 44 -0. 76 -1. 66 -2. 37 -2. 92 -3. 02 Redutor FSO 42 Mn. O 2 Mn 2+ Au Pb 2+ Cl. Cr 3+ H 2 O Br. NO(g) Ag Fe 2+ ICu CH 3 CH 2 OH SO 2 S 2 O 32 H 2 (g) CH 3 CHO Pb Sn Ni Cd Fe Zn Al Mg K Li Potencial – padrão da semicela

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Para a pilha de Daniell os potenciais são: Zn 2+ + 2 e Cu 2+ + 2 e – – Zn E°red = – 0, 76 V Cu E°red = + 0, 34 V Como o cobre tem um maior potencial normal de redução ele vai ganhar elétrons, sofrendo redução, e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação Cu 2+ + 2 e Zn Zn + Cu 2+ Cu – Zn 2+ + 2 e– Zn 2+ + Cu E°red = + 0, 34 V E°oxi = + 0, 76 V ΔE = + 1, 10 V

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas 01) As seguintes semicelas são usadas para montar uma pilha: Zn Ag Zn 2+ Ag+ Zn 2+ 2+ Ag + (aq) (s) – Zn (s) E = – 0, 76 V + 1 e – Ag (s) E = + 0, 80 V Ag+ ∆E 0 para essa pilha Zn (s) 2+ (aq) + 2 e + 2 Ag + (aq) Zn 2+ (aq) E = + 0, 76 V – + + – – Ag 2 Ag. Ag ee 2 Ag (aq)+ +1 2 (s) Zn + 2 e Ag+ i) Calcule o valor do Zn Zn Ag+ Zn 2+ Considerando os potenciais de semicela: (s) E = + 0, 80 V + 2 Ag (s) ∆E = + 1, 56 V

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas 02) Conhecendo as seguintes semirreações e os seus potenciais padrão de redução abaixo, determine a “ d. d. p “ da pilha formada pelos eletrodos indicados: Sn 2+ + 2 e Ag 1+ + 1 e a) + 0, 54 V. – – Sn E° = – 0, 14 V Ag E° = + 0, 80 V O potencial de redução da prata b) + 0, 66 V. é maior que o do estanho c) + 1, 46 V. d) + 0, 94 V. A prata sofre redução e o estanho sofre oxidação e) + 1, 74 V. 2 Ag 1+ Sn 1 e + 2 2 Ag – Sn 2+ + 2 e – E° = + 0, 80 V E° = + 0, 14 V ∆E = + 0, 94 V

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas 03) Considere as seguintes semirreações e os potenciais normais de redução: Ni 2+ Au 3+ + 2 e– Ni E + 3 e– Au E 0 = – 0, 25 V 0 = + 1, 50 V 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. 2 Au 3 Ni 2 Au 3+ 3+ 6 e– +3 2 Au 3 Ni 2+ 6 e– + 2 + 3 Ni 2 Au + 3 Ni +2 E 0 = + 1, 50 V E 0 = + 0, 25 V ∆E 0 = + 1, 75 V

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas O que você faz com suas pilhas usadas? Imagem : Brianiac/Public Domain

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Se você descarta materiais desse tipo no lixo comum, Imagem : Victorgrigas/Creative Commons Attribution-Share Alike 3. 0 Unported coloca a própria saúde e a de outras pessoas em risco com a contaminação do solo e das águas com metais pesados.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Faça a Reciclagem das Pilhas Imagem : Krdan/Public Domain Os fabricantes e os importadores são os responsáveis pela reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final do produto.

QUÍMICA, 3º Ano Potencial das Pilhas Procure saber mais sobre: ØPor que reciclar pilhas e baterias? ØRiscos ao meio ambiente e à saúde dos constituintes de uma pilha. ØDicas sobre o uso correto de pilhas e baterias

Referências http: //www. mundociencia. com. br/fisica/eletricidade/historiaeletricidade. htm http: //www. ebah. com. br/content/ABAAABXi. YAF/eletroquimica

Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da link do site onde se consegiu a informação Data do slide foto Acesso 2 A Arpingstone/Domínio público http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Washer. 600 pi 30/08/2012 x. jpg 2 B M. Minderhoud/ GNU Free Documentation http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Koelkast_open. 30/08/2012 License jpg 2 C Christian Rasmussen/ Creative Commons - http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Microwave_ov 30/08/2012 Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos en. jpg 3. 0 Não Adaptada 2 D Valter Campanato/ABr / Creative Commons http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Condicionador 30/08/2012 Atribuição 3. 0 Brasil dear. jpg 2 E Matias. Reccius/Domínio Público http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Minisystem. jp 30/08/2012 g 2 F CHG/Domínio público http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Mirai_LCD 30/08/2012 _TV. JPG? uselang=pt-br 4 A Angeloleithold 2005/Disponibilizada por http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Itaipu. Aerea 2 A 30/08/2012 Massimiliano W/ Creative Commons - AL. jpg Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3. 0 Não Adaptada 4 B Fernando Tomás de Zaragoza, Spain / http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Solar_Panels. j 30/08/2012 Disponibilizada por Flickr. Lickr/ Creative pg Commons - Atribuição 2. 0 Genérica

Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da slide foto 4 C Wagner Christian/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2. 5 Genérica 4 D Marcus Wongm/ GNU Free Documentation License 4 E Cyberpunk/Creative Commons - CC 0 1. 0 Universal (CC 0 1. 0) Dedicação ao Domínio Público 5 A Aney/GNU Free Documentation License 5 B Shaddack/Public Domain 5 C Mbarousse/Public Domain 6 Autor desconhecido/Disponibilizada por Tomisti/Domínio Público Autor desconhecido/Disponibilizada por Kelson/Domínio Público Bcrowell/United States Public Domain 7 8 A link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Windenergy. jp 30/08/2012 g http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Yallourn-w 30/08/2012 power-station-australia. jpg http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Diferentes_Pil 30/08/2012 has_AA. JPG http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Alkali_battery _5. jpg http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Photo. Car. Battery. jpg http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Electr%C 3 %B 3 lisis. png http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Thales. jpg 30/08/2012 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Luigi_galv 30/08/2012 ani. jpg http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Alessandr 30/08/2012 o_volta 2. jpg

Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da link do site onde se consegiu a informação slide foto 8 B Guido. B/GNU Free Documentation License http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Volta. Batte ry. JPG 9 Lukas A, CZE / Public Domain http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Rechargea ble_alkaline_battery. jpg 10 Mbarousse/Public Domain http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Electr%C 3 %B 3 lisis. png 29 Brianiac/Public Domain http: //en. wikipedia. org/wiki/File: Batteries. jpg 30 Victorgrigas/Creative Commons Attribution- http: //en. wikipedia. org/wiki/File: India_Victor_Griga Share Alike 3. 0 Unported s_2011 -13. jpg 31 Krdan/Public Domain http: //pt. wikipedia. org/wiki/Ficheiro: Recycling_sym bol. svg Data do Acesso 30/08/2012 30/08/2012