Eletroquimica - pilhas

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25 – ELETROQUÍMICA I
I – INTRODUÇÃO.
A Eletroquímica é responsável pela explicação dos fenômenos que envolvem a 
transferência de elétrons. Esses fenômenos são de grande importância cotidiana, pois 
através de suas aplicações obtemos pilhas, baterias, cumuladores de automóveis, peças 
galvanizadas e eletro – purificadas, etc.
Os fenômenos eletroquímicos que nos interessam são as Pilhas e Eletrólises, 
sendo o primeiro um evento espontâneo e o segundo não espontâneo.
II - PILHAS.
Podemos definir pilha como, qualquer dispositivo no qual uma reação de oxi-
redução espontânea produz corrente elétrica. Esse fenômeno transforma a energia 
química em energia elétrica. As pilhas são formadas por um conjunto de metal 
mergulhado a uma solução salina eletrolítica de íon comum, esse conjunto é denominado 
eletrodo e nele ocorre a transferência eletrônica necessária para gerar energia elétrica. 
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Observando o sistema acima, observamos o eletrodo de Zinco ligado externamente ao 
eletrodo de Cobre através de um fio condutor pelo qual os elétrons migram de um pólo a 
outro da pilha, e suas soluções entram em contato através de uma ponte salina que 
permite o fluxo iônico das soluções eletrolíticas.
A equação a seguir descreve a pilha esquematizada a cima que é conhecida como 
pilha de Daniell, pode-se perceber pelas equações que os elétrons partem do zinco em 
direção ao cobre, ou seja, o eletrodo de zinco oxida, doando elétrons ao eletrodo de cobre 
o qual é reduzido:
Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s), representando os fenômenos em separado, teremos:
Semi – reação de oxidação: Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e-
Semi – reação de redução: Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s).
Observe que o Zn(s) doa elétrons e tem seu nox aumentado, fazendo assim o processo de 
oxidação. O Cu2+(aq) recebe elétrons do zinco e tem seu nox diminuído, fazendo o 
processo de redução.Dessa forma podemos concluir que o Zn(s) é o agente redutor e o 
Cu2+(aq) é o agente oxidante. O eletrodo que sofre oxidação é chamado de Ânodo, dele os 
elétrons partem em direção ao eletrodo que sofre redução chamado de Cátodo. O 
eletrodo que recebe os elétrons (cátodo) é dito pólo positivo da pilha e o eletrodo da onde 
partem os elétrons é dito pólo negativo da pilha. Esquematizando temos:
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II – Potenciais de Eletrodo (E°)
Como podemos saber quem oxida e quem reduz em um sistema de pilha?
Cada eletrodo tem sua característica bem definida, ou seja, existem eletrodos com maior 
tendência a reduzir e outros a oxidar. A medida dessa característica é observada 
experimentalmente pelos Potenciais de Eletrodo. A medida de potenciais de eletrodo se 
baseia em um padrão que é o eletrodo de H2/2H+, ao qual é atribuído E° = 0,0V.
Quanto maior for o E0red, mais fácil será sua redução e mais forte será o oxidante.
Quanto menor for o E0red, mais fácil será sua oxidação e mais forte será o redutor.
Observe a tabela a seguir dos Potencias de Eletrodo.
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Total pilha grada uma determinada diferença de potencial (DDP) a qual vem expressa na 
unidade de volts em sua embalagem. Para calcular a DDP de uma pilha basta aplicarmos 
a relação a seguir:
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 ∆E0 = E0maior – E0menor
Exemplificando para a pilha de Daniell, estudada anteriormente:
Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) E0red = +0,34V
Zn2+(aq) + 2e-  Zn(s) E0red = -0,76V
∆E0 = E0maior – E0menor.
∆E0 = +0,34 – (-0,76)
∆E0 = +1,10V
IMPORTANTE.
Podemos proteger superfícies metálicas da corrosão através do uso de eletrodos ou 
metais de sacrifício. Basta recobrirmos a superfície metálica a proteger totalmente ou 
parcialmente com um metal de menor potencial de redução, ou seja, mais sensível a 
oxidação. Dessa forma esse metal é oxidado ou “corroído”, protegendo o outro metal 
que fica no estado reduzido. 
Exemplos: Ferro galvanizado (ferro revestido de zinco), Lata (ferro revestido de 
estanho), Ferro com plaquetas de Zn ou Mg presas na superfície e que funcionam como 
eletrodo de sacrifício.
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Curiosidade.
Conheça o mecanismo de uma Bateria Automotiva e uma Pilha Seca.
PROPOSIÇÕES DE ATIVIDADES
01. (UFSC) Uma pilha a combustível é um dispositivo eletroquímico no qual a reação de 
um combustível com oxigênio produz energia elétrica. Esse tipo de pilha tem por base as 
semi-reações apresentadas na tabela a seguir. A outra figura mostra o esquema de uma 
pilha a combustível.
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De acordo com as informações do enunciado e da figura acima, assinale a(s) 
proposição(ões) CORRETA(S).
(01) O gás hidrogênio atua na pilha como agente oxidante.
(02) A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 1,23 V.
(04) O oxigênio sofre redução.
(08) A obtenção de energia elétrica neste dispositivo é um processo espontâneo.
(16) A equação global da pilha no estado padrão é 2H2 (g) + O2 (g)  2H2O(liq).
(32) A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 0,43 V.
Soma ( )
Resposta: 02 + 04 + 08 + 16 = 30
02. (Puc-MG) Uma pilha foi elaborada a partir das associações das meias pilhas: Fe2+/Fe 
e Al3+/Al. E°(Fe2+/Fe) = - 0,44V ; E°(Al3+/Al) = -1,66V. Qual das montagens a seguir 
representa CORRETAMENTE a pilha funcionando?
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Resposta: letra A
03. (Puc-PR) Dados os seguintes potenciais:
K+ + e  K0 E0= - 2,92 V
Ag+ + e  Ag0 E0= - 0,80 V
determine o valor da carga de uma pilha envolvendo estes dois elementos.
a) ∆E° = + 3,72 V
b) ∆E° = - 2,12 V
c) ∆E° = + 2,12 V
d) ∆E° = - 3,72 V
e) ∆E° = + 1,72 V
∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = -0,8 – (-2,92) ∆E° = 2,12V
Resposta: letra C
04. (UFPE) 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.
Resposta: letra C 
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05. (UFPR) Dados os potenciais de oxi-redução a seguir,
Ag+ + 1e  Ag0 E0= +0,80V
Fe2+ + 2e  Fe0 E0= -0,44V
Ag+ + 3e  Al0 E0= -1,66V
Cu2+ + 2e  Cu0 E0= +0,34V
é correto afirmar que;
01) Uma pilha formada por um eletrodo de ferro em contato com uma solução contendo 
íons Fe2+, e um eletrodo de prata em contato com uma solução contendo íons Ag+, ligados 
por uma ponte salina, apresenta um potencial padrão de +1,24V.
02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrerá a oxidação da prata com formação de 
Ag+.
04) A reação 2Ag0 + Fe2+  2Ag+ + Fe0 é espontânea.
08) Uma lâmina de alumínio mergulha em uma solução 1mol/L de CuSO4 apresentará a 
formação de um depósito de cobre metálico dobre ela.
16) O alumínio (Al0) é um redutor mais forte do que o ferro (Fe0).
Soma ( )
Resposta: 01+08+16 = 25
06. (Vunesp-SP) A corrosão de ferro metálico envolve a formação envolve a formação de 
íons Fe2+. Para evitá-la, chapas de ferro são recobertas por uma camada de outro metal. 
Em latas de alimentos a camada é de estanho metálico e em canos d'água, de zinco 
metálico.
Explique por que:
a) a camada de zinco evita a corrosão de canos d'água;
b) quando a camada de estanho é danificada, expondo a camada do ferro, a corrosão 
acontece mais rapidamente do que quando a referida camada está ausente.
Dados: Potenciais padrões de redução a 25°C.
Zn2+ + 2e  Zn(s) E0 = - 0,763 V
Fe2+ + 2e  Fe(s) E0 = - 0,409 V
Sn2+ + 2e  Sn(s) E0 = - 0,136 V
Respostas:
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a) O zinco por apresentar menor potencial de redução que o cano de ferro,atua como 
eletrodo de sacrifício, ele é corroído enquanto o ferro está a salvo no estado reduzido.
b) Este fato ocorre devido ao estanho ter maior tendência a se reduzir frente ao ferro, este 
último em contato com o oxigênio atmosférico terá uma rápida oxidação.
07. (Fuvest-SP) Para recuperar prata de soluções aquosas contendo íons Ag+, costuma-
se adicionar zinco metálico às soluções, pois a transformação
2Ag+ + Zn°  2Ag° + Zn2+
é espontânea. Pode-se concluir então que:
a) o potencial de redução do Ag+/Ag° é maior do que o do Zn2+/Zn°.
b) ocorre transferência de elétrons do Ag+para Zn°.
c) O Zn° atua como oxidante e o Ag+ como redutor.
d) o Zn° é menos redutor do que Ag°.
e) ocorre a eletrólise do Ag+ e do Zn°.
Resposta: letra A
08. Dados os potenciais - padrão de redução:
Al3+ + 3e  Al (-1,66 V)
Fe2+ + 2e  Fe (-0,44 V),
A ddp da pilha Al/Fe, em condições - padrão, é:
a) 2,10 V b) 1,32 V c) 1,22 V d) 1,08 V e) 0,88 V
∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = -0,44 – (-1,66) ∆E° = 1,22V
Resposta: letra C
09. (Cesgranrio-RJ) O esquema adiante representa uma célula voltáica com eletrodos de 
alumínio e cobalto.
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Observe a seguir as semi-reações e seus potenciais-padrão de redução:
Al3+ + 3e Al0 (E° = -1,66V)
Co2+ + 2e  Co0 (E° = -0,28V)
No caso de a célula estar em funcionamento, pode-se afirmar que:
I - A força eletromotriz (F.E.M) da cédula será 1,38 volts.
II - O agente redutor da célula será o Al0.
III - O agente oxidante da cédula será o Co0.
IV - O fluxo de elétrons na cédula se dará do eletrodo de alumínio para o cobalto.
V - A solução de Co(NO3)2 se concentrará.
Assinale a opção que indica apenas as afirmativas corretas:
a) I e III.
b) II e III.
c) IV e V.
d) I, II e IV.
e) II, IV e V.
Resposta: letra D
10. (Uel-PR) Considere a seguinte tabela de potenciais padrão de redução:
Zn2+ + 2e  Zn E0 (volts) = -0,76
Cu2+ + 2e  Cu E0 (volts) = +0,34
Na pilha em que ocorre a reação 
Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu 
prevê-se força eletromotriz, em volts, de
a) +2,20
b) +1,10
c) +0,42
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d) -0,42
e) -1,10
∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = 0,34 – (-0,76) ∆E° = +1,10V
Resposta: letra B
11. (UFF) Considere as seguintes semi-reações:
Al3+(aq) + 3e  Al(s) E° = -1,66 V
Cu2+(aq) + 2e  Cu(s) E° = 0,34 V
a) Qual deverá ser a reação representativa da célula?
b) Qual o potencial da célula galvânica que se utiliza das semi-reações acima?
c) Qual das semi-reações deverá ser representativa do ânodo?
Respostas:
a) 2Al(s) + 3Cu2+(aq)  2Al3+(aq) + 3Cu(s)
b) ∆E = 0,34 - (-1,66) = 2,00 V
c) 2Al(s)  2Al3+(aq) + 6e
12. (Unesp-SP) Uma bateria é formada pela ligação em série de 6 pilhas eletroquímicas 
internas, onde ocorrem as semireações representadas a seguir:
pólo negativo (-): Pb + SO42-  PbSO4 + 2e E = +0,34 V
pólo positivo (+): PbSO4 + 2H2O  PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e E = -1,66V
Qual a diferença de potencial (voltagem) dessa bateria?
∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = +0,34 – (-1,66) ∆E° = 2,0V x 6 = 12V
Resposta: 12,00V
13. (UFV) A seguir são feitas algumas afirmativas sobre a célula galvânica representada 
abaixo: 
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Potenciais padrão de redução (E°):
Ag+ + e  Ag E0 = + 0,79 Volts 
Pb2+ + 2 e  Pb E° = - 0,13 Volts
I - O potencial teórico da pilha (E°) é 0,92 Volts.
II - O eletrodo de prata será o ânodo nesta célula.
III - Ocorre passagem espontânea de elétrons do eletrodo de chumbo para o de prata.
IV - A reação total para esta célula pode ser representada por:
2 Ag + Pb2+  2 Ag+ + Pb
São afirmativas CORRETAS:
a) I, II e IV.
b) I e III.
c) II e III.
d) II e IV.
e) I e IV.
Resposta: letra B
14. (Mackenzie-SP) Nas semi-reações:
Ni2+ (aq.) + 2 e  Ni0 (s)
Ag+ (aq.) + 1 e  Ag0 (s)
O ∆E da pilha, o cátodo e o ânodo são, respectivamente:
Dados: E° red.Ag = + 0,80V; E° red.Ni = - 0,24V
(a 25°C e 1 atm.)
a) + 1,04 V, prata, níquel.
b) + 1,04 V, níquel, prata.
c) - 0,56 V, prata, níquel.
d) - 1,04 V, níquel, prata.
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e) + 0,56 V, prata, níquel.
∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = +0,8 – (-0,24) ∆E° = +1,04V
Cátodo – Ag
Ânodo - Ni
Resposta: letra A