Eletroquímica: Pilhas e Eletrólise

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ELETROQUÍMICA: 
PILHAS 
ELETRÓLISE 
Profa. Adélia Química Aplicada 
HISTÓRICO 
¨  1800 – ALESSANDRO VOLTA 
 Ele empilhou pequenos discos de zinco e 
cobre, separando-os com pedaços de um 
material poroso (feltro) embebidos em 
uma solução aquosa de H2SO4 (boa 
condutora). 
 ENERGIA PILHA ENERGIA 
 QUÍMICA ELÉTRICA 
 ELETRÓLISE 
CONSTITUIÇÃO DAS PILHAS 
 
¨  ELETRODOS 
 
¤  metal 
¤  solução do metal 
 
¨  FIO CONDUTOR DE 
ELÉTRONS 
 
•  PONTE SALINA OU PLACA POROSA 
Finalidade: 
Permitir o escoamento de íons de uma semicela para 
outra, de modo que cada solução permaneça sempre 
eletricamente neutra. 
Ponte Salina: Solução 
de água e sal. 
 
No caso da pilha de 
Daniell (solução de 
KNO3 eletrólito forte) 
MONTANDO UMA PILHA (PILHA DE DANIELL - 1836) 
e- → e- → e- → 
"   Desgaste da placa (corrosão) 
"   Oxidação do metal ( Zn/Zn2+) 
"   ÂNODO 
"   Polo negativo ( - ) 
"   Concentra a solução pela 
oxidação do metal a íon 
POA 
"   Aumento de massa da placa 
"   Redução do íon (Cu2+/Cu) 
"   CÁTODO 
"   Polo positivo ( + ) 
"   Diluição da solução pela 
redução do íon da solução 
RREC 
CÁTODO 
Polo + 
ÂNODO 
Polo - 
Reações das Pilhas 
e- → e- → e- → e- → 
Semi-reação de oxidação (perde e-) 
Semi-reação de redução (ganha e-) 
Zn + Cu2+ ⇒ Zn2+ + Cu REAÇÃO GLOBAL DA PILHA 
Sentido 
dos 
e- 
REPRESENTAÇÃO SIMPLIFICADA 
¨  Obs.: O sentido da corrente elétrica é o inverso do 
caminho percorrido pelos elétrons. 
A0/A+ // B+/B0 
Pólo – 
Oxidação 
ÂNODO 
Pólo + 
Redução 
CÁTODO 
Ponte salina 
Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu 
POTENCIAL DE UMA PILHA 
O Potencial de um pilha é medido 
experimentalmente por um 
aparelho denominado 
VOLTIMETRO, cujo objetivo é 
medir a força eletromotriz (fem ou 
E) da pilha. 
 
O valor indicado pelo voltímetro, 
em volts (V), corresponde a 
diferença de potencial ou ddp (ΔE) 
de uma pillha, e depende das 
espécies químicas envolvidas, das 
suas concentrações e da 
temperatura. 
POTENCIAL DO ELETRODO 
Potencial normal (ou Padrão) do Eletrodo 
" Símbolo = E0 
" Unidade = volt (V) 
 
Conceito: é a grandeza que mede a capacidade que o eletrodo 
possui de sofrer oxi-redução nas condições padrão 
 
Condição Padrão 
" Concentração da solução: 1 mol/L; 
" Pressão: 1 atm 
" Temperatura: 25o.C 
 
 
Cálculo do ΔE da Pilha 
ΔE = E0 redução - E0 redução 
 maior menor 
ΔE = E0 oxidação - E0 oxidação 
 maior menor 
ou 
ΔE > 0 processo espontâneo 
ΔE < 0 processo não espontâneo 
Medição dos Potenciais 
Eletrodo Padrão 
 
" Por convenção foi escolhido o 
eletrodo de hidrogênio H2 / 2H+ 
como eletrodo padrão. 
 
" Esse eletrodo possui potencial de 
oxidação e/ou redução igual a ZERO 
 
H2 ⇒ 2H+ + 2e E0 = 0,00 V 
 
2H+ + 2e ⇒ H2 E0 = 0,00 V 
 
 
Medição dos Potenciais 
Exemplo com Zinco 
 
Quanto 
menor o 
potencial de 
redução 
(mais 
negativo), 
maior a 
capacidade 
de sofrer 
OXIDAÇÃO 
Quanto 
maior o 
potencial de 
redução 
(mais 
positivo), 
maior a 
capacidade 
de sofrer 
REDUÇÃO 
Aumenta o 
caráter 
OXIDANTE 
Aumenta o 
caráter 
REDUTOR 
ELETRODO DE SACRIFÌCIO 
Placas de zinco são 
periodicamente grudadas ao 
casco dos navios, pois atuam 
como eletrodos de sacrifício, se 
oxidando no lugar do ferro. 
Zn2+ + 2e ⇒ Zn E0 = - 0,76 V 
Fe2+ + 2e ⇒ Fe E0 = - 0,44 V 
ELETRÓLISE 
•  Reação de oxirredução provocada pela corrente elétrico 
•  Um gerador elétrico fornece energia ao processo. 
•  O fluxo de elétrons é do polo positivo para o negativo. 
•  ELETRÓLITOS: substâncias ou misturas que contenham íons 
livres. 
ELETRÓLISE ÍGNEA 
•  Ocorre com substâncias iônicas fundidas (estado líquido) 
 
Ex: aquecer NaCl a 800 ºC 
NaCl ⇒ Na+ + Cl-
 
2 Cl- ⇒ 2e + Cl2 
2 Na+ + 2e ⇒ 2 Na 
2 Na+ + 2 Cl- ⇒ 2 Na + Cl2 
ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA 
•  Utiliza água como solvente. 
•  Ocorre competição de íons. 
ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA 
X 2 
ESTEQUIOMETRIA DA ELETRÓLISE 
ESTEQUIOMETRIA DA ELETRÓLISE 
J Aplicando nossa aula 
1 – Considerando a pilha esquematizada abaixo, indique: 
a) O metal M, que combinado 
com o eletrodo de alumínio 
funcione como ânodo da pilha. 
b) Calcule o ΔE da pilha de 
Alumínio com o metal M 
escolhido no item a. 
 
 c) Indique o metal com maior 
caráter oxidante na tabela dada. 
 
a) O metal M, que combinado 
com o eletrodo de alumínio 
funcione como ânodo da pilha. 
RESOLUÇÃO: 
"   O Potencial de redução do 
alumínio é = -1,66 V; 
"   O metal M para atuar como 
ânodo deverá sofrer OXIDAÇÃO e 
deverá, portanto possuir MENOR 
potencial de REDUÇÃO que o 
Alumínio. 
"   O único metal com potencial de 
redução menor que o Alumínio é o 
MAGNÉSIO = -2,36 V 
 
b) Calcule o ΔE da pilha de 
Alumínio com o metal M 
escolhido no item a. 
 
 ΔE = E
0
redução - E0redução 
 maior menor 
ΔE = E0Al - E0Mg 
ΔE = + 0,70 V 
ΔE = -1,66 - (-2,36) 
OBS: toda pilha é um processo 
espontâneo de transferência de 
elétrons e portanto seu ΔE e 
sempre positivo. 
c) Indique o metal com maior 
caráter oxidante na tabela dada. 
 
Maior caráter OXIDANTE, 
significa, maior capacidade 
de sofrer REDUÇÃO; 
Na tabela ao lado o metal 
com maior poder de redução 
é a PRATA = + 0,80 V 
2 – Observe a pilha abaixo e indique: 
a) O ânodo da pilha. 
b) O pólo positivo da 
pilha. 
 
c) O eletrodo que sofre 
oxidação. 
d) Calcule o ΔE da pilha. 
e) Escreva a notação 
oficial da pilha. 
RESOLUÇÃO 
a) O ânodo da pilha. 
b) O pólo positivo da pilha. 
 
c) O eletrodo que sofre 
oxidação. 
Sofre oxidação 
ÂNODO 
Pólo Negativo 
Sofre redução 
CÁTODO 
Pólo Positivo 
MENOR POTENCIAL DE 
REDUÇÃO 
MAIOR POTENCIAL DE 
REDUÇÃO 
Eletrodo de chumbo 
Eletrodo de Prata 
Eletrodo de Chumbo 
d) Calcule o ΔE da pilha. 
Maior potencial 
de redução 
Menor potencial 
de redução 
ΔE = E0redução - E0redução 
 maior menor 
ΔE = E0Ag - E0Pb 
ΔE = + 0,92 V 
ΔE = + 0,79 - (-0,13) 
e) Escreva a notação 
oficial da pilha. 
Pb0/Pb2+ // Ag+/Ag0 
Pólo – 
Oxidação 
ÂNODO 
Pólo + 
Redução 
CÁTODO 
Ponte salina 
3 – Considere a notação oficial da pilha e responda as questões: 
Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni 
a) O pólo negativo da pilha. 
 
b) O cátodo da pilha. 
c) Escreva as semi-reações da pilha e a reação global da pilha. 
Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L 
Cr3+ + 3e- → Cr E0 = -0,41 V 
Ni2+ + 2e- → Ni E0 = -0,24 V 
Menor potencial de redução (sofre oxidação) 
Maior potencial de redução (sofre redução) 
Eletrodo onde ocorre oxidação - Cr 
Eletrodo onde ocorre redução - Ni 
2Cr → 2Cr3+ + 6e- (x2) semi-reação de oxidação 
semi-reação de redução 3Ni2+ + 6e- → 3Ni (x3) 
REAÇÃO GLOBAL: 2 Cr + 3Ni2+ → 2 Cr3+ + 3Ni 
Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni 
Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L 
Cr3+ + 3e- → Cr E0 = -0,41 V 
Ni2+ + 2e- → Ni E0 = -0,24 V 
d) Calcule o ΔE da pilha. 
ΔE = E0redução - E0redução 
 maior menor 
ΔE = E0Ni - E0Cr 
ΔE = + 0,17 V 
ΔE = - 0,24 - (-0,41)