Relatorio 4 - Eletroquimica

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Relatório de Química
Experiência: Eletroquímica
 Kaique Vinícius da Silva 	 31163
 Fábien Giovanni de Oliveira	 31090
	Murilo Antonio Buscariolo 30794
ITAJUBÁ
2014
Sumário
1.INTRODUÇÃO ...................................................................................1
2.OBJETIVOS........................................................................................3
3.MATERIAIS.........................................................................................4
4.METODOLOGIA DO EXPERIMENTO ...............................................5
5.RESULTADOS E DISCUSSÃO .........................................................7
6.CONCLUSÃO .....................................................................................8
7.BIBLIOGRAFIA ..................................................................................8
8.ANEXOS..............................................................................................9
 
 
1 - Introdução
Eletroquímica é um ramo da química que estuda todos os processos químicos que envolvem reações de óxido-redução entre substâncias, logo, a transformação de energia química em energia elétrica. Quando um processo químico ocorre espontaneamente produzindo corrente elétrica ou produzindo diferença de potencial entre dois pólos, é chamado de pilha ou bateria. Analogamente, quando o processo químico ocorre de forma não espontânea, este é induzido por uma corrente elétrica de uma fonte externa, tal processo é denominado eletrólise.1,2,3
A transferência dos elétrons entre os reagentes durante uma reação química é determinada por meio do número de oxidação. Desta forma, a oxidação de um elemento resulta no aumento do número de oxidação, ou seja, quando um íon ou molécula se torna mais positivamente carregado. Por outro lado, a redução de um elemento resulta na diminuição do número de oxidação, ou seja, quando um íon ou molécula se torna mais negativamente carregado. Dessa maneira, pode-se dizer que o agente redutor é oxidado, e o agente oxidante é reduzido. 1,5,7
A principal condição em uma reação de óxido-redução é a transferência de elétrons do agente redutor para o oxidante. Assim, estabeleceram-se potenciais relativos de oxidação e redução para os elementos, tomando como padrão o eletrodo padrão de hidrogênio.
Um eletrodo padrão, é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução é igual a 1 mol/L e a temperatura é de 25°C. No caso se um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm. Desta forma, foi atribuído, arbitrariamente, o potencial de zero volt (V) para o eletrodo padrão de hidrogênio.
H+(aq) + e- → ½ H2(g) (0 = 0,0 volt)
Os eletrodos que perdem elétrons mais facilmente que o hidrogênio foram atribuídos potenciais positivos e àqueles que ganham elétrons facilmente, potenciais negativos. 1,6
É possível prever a espontaneidade de reações de óxido-redução por meio dos valores de potenciais relativos de oxidação e redução dos elementos. Quando o potencial apresentar valor positivo, a reação será espontânea, analogamente, quando o potencial apresentar valor negativo, o sistema sofrerá transformação por meio da indução de corrente elétrica por uma fonte externa e, portanto a reação ocorrerá de forma não espontânea. 1,3,6,7
Além disso, outro critério que pode ser utilizado pra prever a espontaneidade de uma reação química é por meio do cálculo da variação de energia livre de Gibbs. A energia livre de Gibbs, ou simplesmente energia livre, G, é uma função de estado termodinâmica que combina com duas funções de estado, entalpia e entropia. Para um processo ou reação ocorrendo a temperatura e pressão constante, o sinal de ∆G relaciona-se à espontaneidade do processo. Assim, quando ∆G for positivo, o processo é não espontâneo e quando ∆G for negativo, o processo é espontâneo. A energia livre de Gibbis é representada pela seguinte equação:
∆G = - nF∆E (joules) ou ∆G = - nF∆E (Kcal mol-1)
4186
onde: n = número de mols de elétrons transferidos
F = constante de Faraday (96.500 coulombs)
∆E = potencial da pilha em volts 1,2,4
 
 
2 - Objetivos
Observar a espontaneidade de reações de óxido-redução, montar a pilha de Daniell e reconhecer os produtos de uma eletrólise.
.
3 - Materiais
Fonte de energia
Multímetro
Cronômetro
Eletrodo de cobre
Eletrodo de zinco 
Tubo em U para ponte salina
Algodão
Béquer de 50 mL (2)
Béquer de 250 mL(2)
Prendedores de condutores metálicos(fios de cobre)(2)
Palha de aço
Pinça metálica
Estufa
4 – Metodologia do experimento
Procedimento 1: Montagem da pilha de cobre e zinco
Coloca-se num béquer de 50 mL, 40 mL da solução de sulfato de cobre 1,0 mol/L. Em outro béquer coloca-se a mesma quantidade da solução de sulfato de zinco 1,0 mol/L.
Enche-se o tubo em U com solução saturada de KCl e em seguida coloca-se um pedaço de algodão nas extremidades do tubo. Essa parte é necessaria para a preparação da ponte salina.
Monta-se um Sistema conforme a figura a seguir:
Prende-se os prendedores do voltimetro nos eletrodos de zinco e cobre (tomando o cuidado para ligar o eletrodo de zinco ao terminal negative e o eletrodo de cobre ao terminal positvo do voltímetro).
Procedimento 2: Eletrodeposição de metal (Galvanoplastia)
Separa-se as seguintes soluções em béqueres: 80 mL de HCl 0,5 mol/L, 200 mL de sulfato de cobre (CuSO4) a 0,6 mol/L
Pesa-se a lamina de latão e anota-se o seu peso inicial
Utiliza-se 200 mL de CuSO4.5 H2O a 0,6 mol/L para a eletrodeposição (cobre);
Liga-se a fonte de corrente continua, ajustando, regulando a corrente para 0,5 A.
Em seguida prenda a lamina de latão com a pinça de fio conector do pólo negative. Mergulhe-a no banho eletrolítico.
Repita o mesmo processo para a placa de cobre utilizando dessa vez o conector do polo positive.
Simultaneamente ao mergulho da placa de zinco aciona-se um cronômetro de precisão.
Anota-se a voltagem obtida, após 5 minutos desliga-se a fonte e pare o cronômetro, anota-se o tempo exato em segundos.
Usando-se a pinça metálica pega-se a lamina que foi reduzida, lava-se e seca-se e pesa-se a lâmina.
 5 - Resultados e discussão
Procedimento 1
Equações de semi-reação que ocorre com os eletrodos:
Zn Zn2+ + 2e-
Cu2+ + 2e- Cu
Equação global da pilha:
Zn(s) + Cu(aq)+2 → Zn(aq)+2 + Cu
A diferença de pontecial experimental da pilha lida no multímetro foi de:
1,050 V
De acordo com a tabela (1) 
Cu2+ + 2e- Cu Potencial de redução do cobre +0,34
Zn Zn2+ + 2e- Potencial de oxidação do zinco - 0,76
Usando a fórmula para o cálculo a seguir:
E° = E°red(processo de redução) – E°red( processo de oxidação)
É possível encontrar o potencial de redução teórico padrão da pilha.
Eº = 0,34 - ( - 0,76) = 1,10 V
Chegamos a um valor experimental bem próximo do valor teórico.
Procedimento 2
Após pesar a lâmina de latão antes do processo obteve-se 4,8696 g.
Após 320 segundos submetida ao banho eletrolítico e recebendo a corrente de 0,5 A da fonte, gerando a voltagem de 3,7 V, a massa da lâmina de latão foi alterada.
Verificou-se que a lâmina de latão após a redução ficou com uma nova massa de 4,9348 g.
De fato observou-se que após um corpo sofrer redução sua massa é aumentada.
6 – Conclusão
Pode-se verificar a facilidade de se obter uma pilha experimentalmente com carga satisfatoriamente parecida com a teórica, com erros causados possivelmente por medidas ou influências externas.
Verificou-se também o aumento da massa de um corpo através de sua redução em uma pilha eletroquímica submetida a uma corrente.
	
7 - Bibliografia
http://www.infoescola.com/quimica/pilha-de-daniell-pilha-eletroquimica/ Acessado as 17:30 dia 24/06/2014.
http://www.dqi.iq.ufrj.br/tabela_de_potenciais.pdf 
Acessado as 17:36dia 24/06/2014.
Apostila de Disciplina QUI112.
8 – Anexos
Tabela 1