PILHAS ELETROQUMICA FsicoQumica Prof Alex AULA 01 PILHAS

PILHAS ELETROQUÍMICA (Físico-Química) Prof: Alex AULA 01

PILHAS Eletroquímica Prof: Alex “Parte da físico -química que estuda o envolvimento das reações químicas com a eletricidade”

PILHAS Pilhas (Célula Voltaica ou Galvânica) Prof: Alex “Dispositivo elétrico que gera corrente elétrica a partir de reações de oxirredução ” Espontâneo Energia Química Elétrica

PILHAS Oxirredução Prof: Alex X o(s) X n+(aq) Aumentar o NOX Perder elétrons Agente redutor ou simplesmente redutor. Oxidar :

PILHAS Oxirredução Prof: Alex X n+(aq) X o(s) Diminuir o NOX Ganhar elétrons Agente oxidante ou simplesmente oxidante. Reduzir :

PILHAS Histórico Prof: Alex (1786) Galvani Propôs a “eletricidade animal” observando o contato de metais com os músculos (1800) da coxa. Volta de rãs. Construção da primeira pilha. “Rosário” (moedas de cobre+ placas de zinco e feltro

PILHAS Conceitos Importantes Prof: Alex Nas pilhas os elétrons fluem do eletrodo onde ocorre a oxidação (ânodo) para o eletrodo que sofre redução (cátodo), através de um fio externo. O voltímetro ligado a este fio irá medir a força eletromotriz (fem ou E). U=E-r. i Obs: Na química, as pilhas são geradores ideais, com r=zero. Assim: U=E , ou seja, a

PILHAS Potenciais de Oxirredução Foi escolhido H 2 (g) como padrão e as medições são realizadas a 25 o. C, 1 atm de pressão e o eletrodo inerte de platina (Pt) imerso numa solução ácida de 1 mol/L. Ao eletrodo padrão é atribuído potencial de oxidação e redução nulo. Eo= 0 V. Prof: Alex

PILHAS Conceitos dos Eletrodos Prof: Alex O eletrodo que reduz: CÁTODO (+) (Ganha elétrons) O eletrodo que oxida: NODO (-) (Perde elétrons) Eo(Redução) Menor nodo (-) (semi-reação de oxidação) Eo(Redução) Maior Fluxo de elétrons Cátodo (+) (semi-reação de redução)

PILHAS Pilha de Daniell Em 1836, o químico e meteorologista inglês John Frederic Daniell construiu uma pilha diferente de Volta, substituindo as soluções ácidas por soluções de sais. Prof: Alex e. Eo=-0, 76 V (ânodo) - + Zn. SO 4 Cu. SO 4 Eo=+034 V (cátodo)

PILHAS As Equações: Dados: Cu 2+ + 2 e- Cu (mantém) Eo= +0, 34 V Zn 2+ + 2 e- Zn (inverte) Eo= -0, 76 V Prof: Alex Cu 2+ + 2 e- Cu Eo= +0, 34 V Zn 2+ + 2 e- Eo= +0, 76 V Zn(s) + Cu 2+(aq) Zn 2+(aq)+ Cu(s) (Equação global da pilha) (ddp= + 1, 1 V) ddp= Eo=voltagem=fem= Eo(maior) – Eo(menor)= 0, 34 – (-0, 76)= 1, 1 V Representação IUPAC para a pilha: Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu

PILHAS Funcionamento da Pilha e- e- e- e- Prof: Alex V e- E 0 red Zn = - 0, 76 V e- - Zn Zn+2 E 0 red Cu = +0, 34 V -Cl-Cl-Cl- K+K+K+ Cl-Cl Ponte salina KCl Cl K+ Cl. Cl. K+ +2 Cl Zn K+ Cl. K+ SO 4 -2 Cu 2+ Zn+2 Cl. K+ K+ -2 Cl Cl SO SO 4 4 eeeee- Cu SO 4 -2 nodo (-) : Cátodo (+) : Zn 0 Zn+2 + 2 e- Cu+2 + 2 e- Cu 0 (Oxidação do zinco metálico) + (Redução dos íons cobre)

PILHAS Funcionamento da Pilha Cu 2+ + 2 e- Cu Zn 2+ + 2 e- Prof: Alex Aumenta a concentração de cátions Zn 2+ SO 42 - Zn 2+ SO 42 - 2 - 2 - SO 42 - Aumenta a concentração de ânions

PILHAS Ponte Salina ou Parede Porosa A ponte salina ou a parede porosa tem a função de manter o funcionamento da pilha por mais tempo, mantendo a neutralidade das soluções de cada uma das células. Prof: Alex

Pilha Seca ( LECLANCHÉ ) PILHAS nodo(-): Zn(s) Zn 2+(aq) + 2 e- Cátodo(+): 2 Mn. O 2(s) + 2 NH 4+aq)+2 e- Tampa superior Prof: Alex Haste de carvão Mn 2 O 3(s) + 2 NH 3(aq)+H 2 O(l) Terminal positivo Mn. O 2 Separador Recipiente de Zinco Tampa inferior e Terminal negativo Zn. Cl 2 + NH 4 Cl + H 2 O Zn

PILHAS Pilhas Comerciais Pilhas de mercúrio-zinco (Hg/Zn)- Ruben-Mallory nodo: Zn(s) + 2 OH-(aq) Zn. O(s) + H 2 O(l) + 2 e. Cátodo: Hg. O(s) + H 2 O(l) + 2 e- Hg(s) + 2 OH-(aq) Prof: Alex Global: Hg. O(s) + Zn(s) Zn. O(s) + Hg(s) (ânodo) ddp=1, 35 V (aço) (cátodo) (Hg. O + grafita) (KOH + Zn. O) (aço)

PILHAS Pilhas Comerciais Acumuladores ou baterias (chumbo-ácido) (ânodo) Pb(s)+HSO 4 -(aq)+H 2 O(l) Pb. SO 4 (s)+H 3 O+(aq)+2 e- Prof: Alex (cátodo) Pb. O 2(s)+HSO 4 -(aq)+3 H 3 O+(l)+2 e- Pb. SO 4(s)+5 H 2 O(l) (global) Pb(s)+Pb. O 2(s)+2 HSO 4 -(aq)+2 H 3 O+(aq) 2 Pb. SO 4(s)+4 H 2 O(l)

PILHAS Bateria Níquel/Cádmio nodo: Cd(s) + 2 OH-(aq) Cd(OH)2 (s) + 2 e- Prof: Alex Cátodo: 2 Ni. O(OH)(s) + 2 H 2 O(l) + 2 e- 2 Ni(OH)2 (s) + 2 OH-(aq) Global: Cd(s) + 2 Ni. O(OH)(s)+ 2 H 2 O(l) Cd(OH)2 (s) + 2 Ni(OH)2(s) ddp=1, 35 V

PILHAS Pilhas Comerciais (Células Combustível) H 2(g)+2 OH-(aq) 2 H 2 O(l)+2 e- ½O 2(g)+H 2 O(l)+2 e- 2 OH-(aq) Prof: Alex

PILHAS Corrosão Prof: Alex

PILHAS Metal de Sacrifício (A PROTEÇÃO CATÓDICA) Prof: Alex Uma forma eficiente de proteção contra a corrosão consiste em ligar placas de magnésio ou zinco, à placa de ferro. Zn 2+ + 2 e- Zn Eo=-0, 76 V Mg 2+ + 2 e- Mg Eo=-2, 38 V Fe 2+ + 2 e- Fe Eo=-0, 44 V