Relatório Química Geral Transferência Eletrônica

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RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
QUÍMICA GERAL 
 
CURSO Engenharia 
TURMA 3147 DATA 24/05/2017 
Aluno/ 
Grupo 
Eduardo de Almeida Xavier 
Eric Machado de Souza Borges 
Luana Albuquerque Castro* (Turma 3139) 
Murilo Joaquim Vasconcelos Ramos 
TÍTULO Transferência Eletrônica 
OBJETIVOS 
Identificar, experimentalmente, reações espontâneas de oxirredução em que 
ocorrem transferências eletrônicas entre metais. 
 
INTRODUÇÃO 
 
A eletroquímica é um ramo da química que estuda o fenômeno da transferência de elétrons utilizando-
se de reações de oxirredução para a transformação de energia química em energia elétrica e vice-
versa (SANTOS et al., 2015; FOGAÇA, 2017). 
 
Nas reações de oxirredução, a espécie química que perde elétrons passa por uma oxidação e fica com 
o número de oxidação (Nox) maior. Já a espécie química que recebe esses elétrons passa por uma 
redução e o seu Nox fica menor (FOGAÇA, 2017). 
 
 
𝐴 ↔ 𝐴+ + 𝑒− (𝑠𝑒𝑚𝑖𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜) 
 
𝐵 + 𝑒− ↔ 𝐵− (𝑠𝑒𝑚𝑖𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜) 
 
𝐴 + 𝐵 ↔ 𝐴+ + 𝐵− (𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑟𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜) 
 
 
Uma maneira de quantificar a espontaneidade ou a tendência de uma espécie química adquirir elétrons 
e, desse modo, ser reduzida, é através do potencial-padrão de redução (E0, medido em volts). Cada 
espécie química possui um potencial-padrão de redução que é definido dentro de condições de um 
estado-padrão (temperatura de 25 °C, concentração de 1,00 M e a pressão de 1 atm). A Tabela 1 
apresenta os valores de potencial-padrão de redução dos metais utilizados nos experimentos 
realizados nesta prática (SANTOS et al., 2015). 
 
Para que uma reação de oxirredução ocorra espontaneamente, é preciso que a soma das semi-
reações de oxidação e redução dos respectivos elementos retorne um valor do potencial de reação E0 
positivo e diferente de zero. Salienta-se que a semi-reação de oxidação corresponde ao caminho 
inverso da semi-reação de redução apresentada na Tabela 1 e o valor de potencial padrão é igual em 
módulo com sinal trocado. 
 
Tabela 1: Potenciais-padrão de redução (SANTOS et al., 2015). 
Semi-reação 
E0 (volts) 
Estado oxidado Estado reduzido 
Ag+ + e- ⟺ Ag +0,80 
Cu+2 + e- ⟺ Cu +0,34 
Pb+2 + e- ⟺ Pb -0,13 
Zn+2 + e- ⟺ Zn -0,76 
 
 
REAGENTES, MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
 
Palha de aço; 
9 Beckers 50 mL; 
Tubo de ensaio; 
Estante para tubo; 
Solução de sulfato de zinco 1,0 M; 
Solução de sulfato de cobre 1,0 M; 
Solução de nitrato de chumbo 1,0 M; 
Solução de nitrato de prata 0,1M; 
3 lâminas de zinco; 
3 lâminas de cobre; 
3 lâminas de chumbo; 
Fio de cobre; 
 
PROCEDIMENTOS 
 
Num primeiro experimento, nove Beckers foram divididos em 3 conjuntos 3. Cada conjunto teve seus 
três Beckers preenchidos até cerca de ⅓ do volume com soluções salinas, um com sulfato de zinco 
1,0 M, outro com sulfato de cobre 1,0 M e o último com nitrato de chumbo 1,0 M. Nove lâminas 
metálicas, três de zinco, três de cobre e três de chumbo foram divididas entre os Beckers de forma 
ortogonal, i.e., de forma que cada metal cruzasse com cada solução salina. As lâminas, anteriormente 
ao teste, foram limpas com palha de aço para remover camadas oxidadas já existentes, e então 
depositadas dentro dos Beckers designados. Aguardou-se 3 minutos para a reação ocorrer, ao final 
deste tempo as lâminas foram retiradas de dentro das soluções e os resultados observados. 
 
Num outro experimento, uma solução de nitrato de prata 0,1M foi colocada em um tubo de ensaio e 
dentro da solução foi depositado um fio de cobre. O tubo de ensaio foi posto numa estante e a reação 
foi observada. 
 
RESULTADOS e DISCUSSÃO 
 
A Tabela 2 resume os resultados do primeiro experimento: 
 
Tabela 2: Reatividade entre metais e soluções salinas. Ausência de 
reação é indicada por: () e a ocorrência da reação é indicada por (✓). 
Lâmina metálica 
Solução salina 
ZnSO4 CuSO4 Pb(NO3)2 
Zinco  ✓ ✓ 
Cobre    
Chumbo  ✓  
 
O zinco metálico, quanto em contato com uma solução sulfato de zinco não reage, pois, somando-se 
as semi-reações de redução e oxidação entre suas espécies químicas do zinco, temos um valor de 
potencial de reação E0 = 0,00 V: 
 
𝑍𝑛0(𝑠) + 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) + 𝑍𝑛
0
(𝑠), 𝐸
0 = 0,00𝑉 
 
De forma análoga, as reações de cobre com sulfato de cobre e de chumbo com nitrato de chumbo 
também tem valores de potencial de reação E0 = 0,00 V: 
 
𝐶𝑢0(𝑠) + 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) + 𝐶𝑢
0
(𝑠), 𝐸
0 = 0,00𝑉 
 
𝑃𝑏0(𝑠) + 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) + 𝑃𝑏
0
(𝑠), 𝐸
0 = 0,00𝑉 
 
Já quando o zinco metálico entra em contato com soluções de sulfato de cobre ou nitrato de chumbo, 
as reações ocorrem, pois, os valores de potencial de reação são maiores que zero (E0 > 0,00 V): 
 
𝑍𝑛0(𝑠) + 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) + 𝐶𝑢
0
(𝑠), 𝐸
0 = 1,10𝑉 
 
𝑍𝑛0(𝑠) + 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) + 𝑃𝑏
0
(𝑠), 𝐸
0 = 0,63𝑉 
 
 
Nesses dois casos pode-se observar a formação de uma incrustação do metal que estava em solução 
sobre a lâmina de zinco. 
 
O cobre metálico, por sua vez, não reage nas soluções de sulfato de zinco e nitrato de chumbo, pois, 
os valores de potencial de reação são menores que zero (E0 < 0,00 V): 
 
𝐶𝑢0(𝑠) + 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) + 𝑍𝑛
0
(𝑠), 𝐸
0 = −1,10𝑉 
 
𝐶𝑢0(𝑠) + 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) + 𝑃𝑏
0
(𝑠), 𝐸
0 = −0,47𝑉 
 
O chumbo metálico reage apenas com o sulfato de cobre pelo valor positivo de potencial de reação (E0 
> 0,00 V) com a formação de uma crosta de alaranjada de cobre sobre a lâmina do chumbo: 
 
𝑃𝑏0(𝑠) + 𝐶𝑢
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) + 𝐶𝑢
0
(𝑠), 𝐸
0 = 0,47𝑉 
 
Não ocorre reação com o sulfato de zinco pelo valor negativo de potencial de reação (E0 < 0,00 V): 
 
𝑃𝑏0(𝑠) + 𝑍𝑛
+2
(𝑎𝑞) ↔ 𝑃𝑏
+2
(𝑎𝑞) + 𝑍𝑛
0
(𝑠), 𝐸
0 = −0,63𝑉 
 
No segundo experimento, onde um fio de cobre foi mergulhado na solução de nitrato de prata, pode-
se observar a formação de uma crosta ao redor do fio de cobre devido a formação de prata metálica e 
uma leve coloração azul na solução devido a formação de íons Cu+2. 
 
𝐶𝑢0(𝑠) + 2𝐴𝑔
+
(𝑎𝑞)
↔ 𝐶𝑢+2(𝑎𝑞) + 2𝐴𝑔
0
(𝑠)
, 𝐸0 = 0,46𝑉 
 
 
CONCLUSÃO 
 
O experimento prático com diferentes metais e soluções salinas permitiu a observação e comprovação 
das condições em que as reações de oxirredução ocorrem espontaneamente. Quando numa reação 
temos dois metais, um no estado reduzido e outro no estado oxidado, a espontaneidade da reação se 
dará de forma que aquele que tiver o maior potencial de redução fique no estado reduzido. A 
espontaneidade dessas reações, pode ser explorada, como veremos em uma atividade posterior, na 
construção de pilhas e baterias. 
 
REFERÊNCIAS 
 
FOGAÇA, J. R. V. Reações de Oxirredução. Brasil Escola. Disponível em 
<http://brasilescola.uol.com.br> Acesso em 29 de maio de 2017. 
 
SANTOS, C. M., CARVALHO, M. A. LIMA, N. S. Química Geral.1. ed. Rio de Janeiro: Lexikon. 2015. 
216p.