350212 TQVV2P AI L4 2S2016

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TQ - Campus Vila Velha
Pilhas e Eletro´lise
Ana´lise Instrumental
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
12 de setembro de 2016
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroqu´ımica
Princ´ıpios
Reac¸o˜es de Oxi-reduc¸a˜o [Baccan et al. 2001]
Oxidac¸a˜o: perda de e−; Reduc¸a˜o: ganho de e−
Agente Oxidante: rouba os e− dos outros
Agente Redutor: doa os e− para os outros
Zn(s) + Cu
2+
(aq) ⇋ Zn
2+
(aq) + Cu(s)
Cr2O
2−
7(aq) + 14H
+
(aq) + 6Fe
2+
(aq) ⇌ 2Cr
3+
(aq) + 6Fe
3+
(aq) + 7H2O(l)
2MnO−4(aq) + 5C2O
2−
4(aq) + 16H
+
(aq) ⇋ 2Mn
2+
(aq) + 10CO2(g) + 8H2O(aq)
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroqu´ımica
Princ´ıpios
Reac¸o˜es de Oxi-reduc¸a˜o
Exemplos: Pilhas, Galvanoplastia, Corrosa˜o, processos
qu´ımicos (Cl2, H2, O2, O3, ...)
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Eletroqu´ımica
Tabela de E◦
F2(g) + 2 e
− = 2 F−(aq) + 2,890 V
O3(g) + 2 H
+(aq) + 2 e− = O2(g) + H2O(l) + 2,075 V
MnO−4 (aq) + 8 H
+(aq) + 5 e− = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) + 1,507 V
Ag+(aq) + e− = Ag+(aq) + 0,799 V
Cu2+(aq) + 2 e− = Cu(s) + 0,339 V
2 H+ + 2 e− = H2(g) 0,000 V
Cd2+(aq) + 2 e− = Cd(s) - 0,402 V
Zn2+(aq) + 2 e− = Zn(s) -0,762 V
Al3+(aq) + 3 e− = Al(s) -1,677 V
K+(aq) + e− = K (s) -2,936 V
Li+(aq) + e− = Li(s) - 3,040
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Eletroqu´ımica
Pilha
1 par de Ele´trodos diferentes: Aˆnodo e Ca´todo;
Circuito
Membrana permea´vel ou Ponte Salina
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Eletroqu´ımica
Eletro´lise
Energia Ele´trica → Energia Qu´ımica
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Eletroqu´ımica
Eletro´lise x Pilha
Eletro´lise Pilha
Processo na˜o-espontaˆneo Processo espontaˆneo
∆G > 0 ∆G < 0
Ele´trica → Qu´ımica Qu´ımica → Ele´trica
Aˆnodo (Oxidac¸a˜o) ⊕ Aˆnodo (Oxidac¸a˜o) ⊖
Ca´todo (Reduc¸a˜o) ⊖ Ca´todo (Reduc¸a˜o) ⊕
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 1: Pilha Cu/Mg [Hioka et al. 2000]
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 1: Pilha Cu/Mg [Hioka et al. 2000]
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 1: Pilha Cu/Mg [Hioka et al. 2000]
Testar pilha com equipamentos eletroˆnicos
Testar pilhas em se´rie
Reac¸o˜es qu´ımicas envolvidas?
Fotografia do sistema
Medir ddp com mult´ımetro
Risco: HCl (corrosivo, vola´til)
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 2: Eletro´lise [Sartori et al. 2013]
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 2: Eletro´lise [Sartori et al. 2013]
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
Eletroanal´ıtica
Procedimento
Experimento 2: Eletro´lise [Sartori et al. 2013]
Montar gra´fico V x i
Reac¸o˜es qu´ımicas envolvidas?
Fotografia do sistema
Medir ddp e corrente ele´trica com a fonte
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise
BACCAN, N. et al. Qu´ımica Anal´ıtica Quantitativa Elementar. 3a . ed. Sa˜o Paulo: Ed. Edgar Blucher, 2001.
324 p.
HIOKA, N. et al. Pilhas de cu / mg constru´ıdas com materiais de fa´cil obtenc¸a˜o. Qu´ımica Nova na Escola,
v. 11, p. 40–44, 05 2000.
SARTORI, E. R. et al. Construc¸a˜o de uma ce´lula eletrol´ıtica para o ensino de eletro´lise a partir de materiais
de baixo custo. Qu´ımica Nova na Escola, v. 35, p. 107–111, 05 2013.
Prof. Dr. Ernesto C. Ferreira
Pilhas e Eletro´lise