Relatório 1 - Potencial de eletrodo e células eletroquímicas

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Aula Prática 1: Potencial de eletrodo e células eletroquímicas
ANA LUISA								
DIANA DE SOUZA FREITAS DE OLIVEIRA			118087211
MATHEUS PINTO							
Eletroquímica aplicada – EQI473
I) Resultados e discussão
I.1.1)	Potencial de eletrodo
Para se realizar a medição de potencial do aço carbono, cobre, alumínio e aço inoxidável foi realizada a formação de uma pilha com o uso do eletrodo de calomelano como de referência. Com isso foram obtidos os seguintes valores.
	Material
	Potencial Observado (V)
	Cobre
	-0,17
	Aço Inox
	-0,24
	Aço Carbono
	-0,48
	Alumínio
	-0,73
Esses valores estão foram os observados, logo, estão com base no eletrodo de calomelano. A partir deles já é possível dizer que dentre os metais testados o cobre é aquele que possui a maior tendencia a se reduzir, tendo o maior potencial de redução. Ao mesmo tempo, também podemos confirmar que o alumínio é aquele que possui a maior tendencia a se oxidar, possuindo o maior potencial de oxidação (ou o menor de redução)
 	A fim de comparar com o da tabela padrão de potencial de redução faz-se o ajuste para o potencial padrão do eletrodo de hidrogênio. Para isso, utilizou-se que o eletrodo de calomelano possui um potencial de 0,242V com relação ao eletrodo padrão de hidrogênio. Para isso, deve-se somar ao valor encontrado o valor do potencial do padrão utilizado, dessa forma ficamos com:
	Material
	Potencial Observado
	Potencial do elet de ref
	Potencial corrigido
	Potencial tabelado
	Cobre
	-0,17
	0,242
	 0,072
	 0,34
	Aço Inox
	-0,24
	0,242
	 0,002
	-
	Aço Carb
	-0,48
	0,242
	-0,238
	-
	Alumínio
	-0,73
	0,242
	-0,488
	-1,66
O aço inox e o aço carbono não possuem o seu potencial explicitado na tabela pois os mesmos são formados por ligas metálicas. O aço é uma liga que se forma entre o carbono e o ferro. O teor de carbono pode varias de 0,008 até 2% em peso [1]. No caso do aço carbono, além do aço possuímos também magnésio, fosforo e enxofre. Já o aço inoxidável possui cerce de 74% de aço mas também possui na sua composição cerca de 18% de cromo e 8% de níquel [2].
Quando comparamos os valores obtidos através da correção com os tabelados vemos que há um erro acentuado entre os valores observados. Isso pode se dever a diversos fatores. Primeiramente, a tabela é produzida tendo como temperatura de medição 25ºC, já na nossa prática não foi nem medida a temperatura. Além disso, não foi testado o potencial do eletrodo de calomelano para se saber se o mesmo ainda possuía o potencial utilizado.
I.1.2)	Questões sobre Potencial de eletrodo
a. Por que os valores encontrados nas medidas experimentais não correspondem aos potenciais descritos na tabela de potenciais padrão?
Na tabela padrão se tem como referência o eletrodo de hidrogênio, que por convenção possui o potencial 0,00V. Como durante a prática o eletrodo de referência utilizado foi o de calomelano saturado, os valores de potencial serão diferentes.
b. Por que não é encontrado o potencial do aço-carbono na tabela?
O Aço carbono é uma liga metálica que possui em sua composição diferentes metais, dentre eles ferro e carbono e por conta disso não se tem um valor tabelado para ele.
c. Dentre os metais cujos potenciais foram medidos experimentalmente, quais são aqueles que apresentam maior potencial de oxidação? 
O que possui o maior potencial de oxidação é o Alumínio, seguido pelo aço inox, aço carbono e por último o Cobre.
I.2)	Espontaneidade de reações em células eletroquímicas
I.2.1) 
No primeiro bécher, onde foi adicionado o eletrodo de aço em solução de sulfato de cobre (II) houve a deposição de íons de cobre na superfície do eletrodo, mostrando que o cobre da solução de sulfato se reduziu ao mesmo tempo em que o Fe(s) presente na liga do aço carbono se oxidou, segundo as meia-reações abaixo:
Pelos potenciais padrões, é possível ver que nessa célula eletroquímica o cobre de fato tem maior tendencia a reduzir, por possuir o maior potencial de redução. Ao mesmo tempo, o ferro tem tendencia a oxidar. Por conta disso, é possível observar a deposição do metal de cobre no eletrólito de aço de forma espontânea.
No segundo bécher , em que foi adicionado um eletrodo de cobre e uma solução de Al2(SO4)3 não foi observado visualmente nada que indicasse que alguma reação aconteceu. Analisando as meias-reações dispostas logo abaixo podemos entender melhor o porquê disso acontecer.
Ao analisar as meia-reações, percebe-se que nesse caso o alumínio tenderá a se oxidar e o cobre a se reduzir, porém, na célula montada em questão o cobre já se encontra na sua forma reduzida e o alumínio já se encontra na sua forma oxidada, logo, espontaneamente não a ocorrência de nenhuma reação.
I.2.2)	
	Ao montar-se a pilha entre a liga de cobre e o aço carbono em NaCl3% foi observada a formação de uma cor azulada ao redor do eletrodo de aço carbono e uma cor rosa ao redor do eletrodo de cobre. 
	Essas colorações surgem, pois, ao sofrer a oxidação o eletrodo de aço carbono libera íons Fe3+ no meio que em presença de ferricianeto forma um complexo o qual possui uma coloração azul característica. Ao mesmo tempo, no eletrodo de cobre, há a redução da água presente no meio, liberando OH- no meio, levando a formação da coloração rosa que é vista ao redor desse eletrodo, uma vez que a fenolftaleina e conhecida por ser um indicador acido base, logo, em presença de OH- ela gera uma cor rosa característica.
Vale ressaltar que apesar de o cobre possuir um potencial de redução maior do que o da agua, não há presença de íons Cu2+ no meio, logo, ele não tem como reduzir.
I.2.3) Questões sobre Espontaneidade de reações em células eletroquímicas item 2.2
a) Qual a função da fenolftaleina e do ferricianeto?
Eles possuem a função de servir como indicador da ocorrência da reação, uma vez que o ferricianeto gera uma coloração azul ao complexar com o Fe3+, o qual é o produto da oxidação da pilha e a fenolftaleina gera uma cor rosa na presença de OH-, o qual é o produto da redução da pilha estudada. 
b) O que aconteceria no caso do corpo-de-prova de cobre ser substituído por zinco? Descreva as reações envolvidas.
Levando em conta as meias-reações descritas a seguir, pode-se notar que ao contrário do cobre, o zinco possui um potencial de oxidação maior do que o do ferro, o que faz com que agora ele seja oxidado e não o ferro, dessa maneira, a redução da agua será no eletrodo de aço e no de zinco ter a oxidação do mesmo. Logo, não seria possível observar a coloração azul, mas se veria o rosa da liberação de fenolftaleina.
II) Questões propostas
1) Qual é o valor do potencial de eletrodo do zinco em solução 0,2mol/L de Zn2+, em relação ao eletrodo de referência Cu/CuSO4?
Sabendo que eletrodo padrão Cu/CuSO4 possui um valor padrão de 0,318V, temos que o valor do potencial do eletrodo de zinco em solução de 0,2M de Zn2+ é:
E = Ecal - Eref
E = -0,78 – 0,318 = -1,098V
2) Calcule o potencial de um eletrodo de cromo em relação ao eletrodo padrão de calomelano saturado, em uma solução 0,001mol/L de Cr3+?
Sabendo que eletrodo padrão de calomelano saturado possui um valor padrão de 0,242V, temos que o valor do potencial do eletrodo de zinco em solução de 0,001M de Cr3+ é:
E = Ecal - Eref
E = -0,80 – 0,242 = -1,042V
III) Conclusão
Com isso, foi possível observar que para se determinar o potencial de uma célula não basta simplesmente usar os valores tabelados de potencial padrão dos mesmos, uma vez que temperatura, pressão, concentração e o eletrodo de referência utilizados influenciam de forma direta no resultado obtido. 
Ao mesmo tempo, foi averiguado que para uma reação acontecer de forma espontânea os ions corretos deverão estar presentes no meio de forma tal que o potencial global da célula de positivo, caso contrário a mesma não ocorrerá sem influência externa.
IV) Bibliografia 
[1]	<https://www2.gerdau.com.br/blog-acos-especiais/aco-e-sua-aplicacao-e-relacao-com-o-carbono> Acessado em 1/06/22
[2]	<https://mundoeducacao.uol.com.br/amp/quimica/protecao-dos-metais-contra-corrosao.htm> Acessado em 1/06/22