12. Fundamentos_da_volumetria_redox

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL 
FACULDADE DE QUÍMICA
QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA II
Fundamentos da Volumetria Redox
A Eletroquímica é uma importante parte da química analítica, que utiliza medidas elétricas com fins analíticos. Os fundamentos da eletricidade e células eletroquímicas são os princípios para as medidas potenciométricas, análises eletrogravimétricas e coulométricas, volumetrias de oxiredução, etc..
Reação Redox: reação entre espécies com transferência de elétrons. Exemplo:
Fe+3 + V+2 ( Fe+2 + V+3
Agente oxidante: Fe+3
Agente redutor: V+2
O fluxo de elétrons gerado no sistema (célula) cria uma tensão e corrente elétrica. A tensão é a força eletromotriz e é proporcional a mudança de Energia Livre e a corrente elétrica é proporcional a taxa de reação redox (velocidade da reação).
A expressão de correlação (G = f(E) adquire a forma:
(G = -nFEo
Onde:
n= no de mols de elétrons transferidos
F= constante de Faraday ( ( 96500 C)
Eo = potencial padrão da célula, unidade Volts (condição padrão: gases a 1bar, íons 1M; T=25oC)
Carga Elétrica: é medida em Coulombs (C)
1 mol de elétrons ( 9,649x104 C chamada Constante de Faraday (F)
1 F = 9,649x104 C/mol
Corrente Elétrica: é a quantidade de carga que circula a cada segundo através de um circuito. Sua unidade é o Ampère (A).
1 A = 1C/s
Energia Livre (G):
A variação de energia livre ((G) para uma reação química que ocorre reversívelmente, em T e P constantes, é igual ao trabalho elétrico máximo possível que pode ser realizado:
w = - (G
Quando uma carga (q) se move através de uma diferença de potencial (E), o trabalho realizado é:
w = E.q
1 J de energia é liberado ou absorvido quando 1C de carga se move entre pontos cujo os potenciais elétricos diferem entre si em 1V, ou:
1 J = 1V.C
Então,
w = - (G e w = E.q
(G = - E.q
e sendo q = nF então,
(G = - n.F.E
Células Galvânicas: é uma célula eletroquímica.
Terminologia: células galvânicas = células voltaicas = baterias.
Em uma célula galvânica a reação química (redox) produz corrente elétrica espontaneamente. O inverso, isto é, a utilização de corrente elétrica para a produção de reação química se dá em uma célula eletrolítica (processo eletrólise).
Processo espontâneo ( (G <0 e E>0
Processo não-espontâneo ( (G >0 e E<0
Processo em equilíbrio ( (G =0 e E=0
Exercícios de fixação:
Exercício 1:
Se 5,585 g de Fe+3 foram reduzidos na reação abaixo:
Fe+3 + V+2 ( Fe+2 + V+3
Quantos Coulombs de carga devem ter sido transferidos do V+2 para o Fe+3?
Exercício 2:
Considerando a reação descrita no exercício 1 calcule quantos Coulombs de carga devem ter sido transferidos do V+2 para o Fe+3?
Exercício 3:
Suponha que elétrons são forçados para dentro de um fio de platina imerso numa solução contendo Sn+4 que é reduzido Sn+2 com uma velocidade constante de 4,24 mmol/h. Qual a quantidade de corrente elétrica que passa na solução?
Exercício 4: 
Qual o trabalho que pode ser realizado se 2,4 mmols de elétrons fluem através de uma diferença de 0,70 V em uma bateria?