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Curso: Licenciatura em Química Prática: 11 ELETROQUÍMICA Caroline Jambasse Eder Pereira Euzebio Sabrina Graziely Ferreira Silva Vanessa Fabiana Pereira POUSO ALEGRE Maio/2017 1 - INTRODUÇÃO Eletroquímica trata-se do ramo da química que estuda todos os processos que envolvem reações de óxido-redução, 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 polos, é chamado de pilha ou bateria. 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 positivamente carregado. Já a redução resulta na diminuição do número de oxidação, ou seja, quando um íon ou molécula se torna mais negativamente carregado. Pode-se dizer que o agente redutor é oxidado e o agente oxidante é reduzido. A principal condição em uma reação de oxirredução é a transferência de elétron do agente redutor para o oxidante. 2 - OBJETIVO Reconhecer as reações de oxidação e redução, identificando os agentes oxidantes e redutores pela da tabela de potencial de redução e identificar cátions através de reações com metais. 3 – MATERIAIS E REAGENTES Béquer de 50mL; béquer de 100mL; proveta de 25mL; prego de ferro; esponja de aço; conta gotas; papel para enxugar as placas; lâmina de cobre; lamina de alumino; solução de sulfato de cobre (II) 0,10 mol L-1; Solução de ZnCl2 0,10 mol L -1; Cu2+; Ag+; Ca2+; 4 – PARTE EXPERIMENTAL Parte I - Verificação qualitativa da tabela de potencial Em um béquer adicionou-se aproximadamente 20mL de solução de sulfato de cobre (II), em seguida mergulhou-se a palha de aço na solução, e observou-se o resultado. Com o auxílio de uma proveta, adicionou-se em um béquer aproximadamente 20mL de solução de cloreto de zinco (II), e então adicionou-se uma lamina de cobre na solução, e observou-se o resultado. Verificou-se na tabela de potencial de redução, a equação balanceada, que representava as reações químicas. Parte II – Identificação de cátions através de reações com metais Colocou-se sobre a bancada três lâminas metálicas, uma de ferro (prego), de cobre e outra de alumínio. Sobre a bancada estava presente Cu2+, Ag+ e Ca2+, identificada apenas como 1,2 e 3, adicionou-se uma gota de cada solução, sobre todas as três laminas, aguardou-se alguns minutos, e observou-se em quais ocorreram reações, e com quais soluções foi ocorrido. Anotou-se os dados do resultado das reações em uma tabela, e indicou-se a ocorrência da reação com o sinal de “+” (mais), e se não ocorresse reação usava-se sinal de “–” (menos). 5 – RESULTADOS E DISCUSSÃO Parte I Ao mergulhar a esponja de aço no sulfato de cobre (inicialmente azul claro) pode- se observar que a cor azulada da solução de sulfato de cobre tedia a ficar incolor devido à presença de íons cobre II (Cu2+). A diminuição da coloração, significa que esses íons “desaparecem” da solução. No mesmo momento, ocorre a deposição de um sólido castanho-avermelhado sobre o pedaço da espoja de aço, essa cor é característica de materiais formados por átomos de cobre. A reação ocorre quase imediatamente devido a transferência de elétrons, que pode ser demonstrado na seguinte reação: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Em um béquer com solução de cloreto de zinco colocou-se a lamina de cobre e não se observou reação, devido os potenciais de oxidação e redução do cobre e do zinco respectivamente serem negativos. Parte II Montou-se os experimentos com a lamina de zinco, Ferro e Cobre respectivamente, e após aplicar as gotas das soluções numeradas, sobre as laminas pode-se observar as reações e montar a seguinte tabela: 1 Cu2+ 2 Ca2+ 3 Ag+ Zn + + - Fe + - - Cu - + - Solução 1 (Cu2+) faz com que o Zn passe para o estado de oxidação Zn2+ +0,76. Zn (s) + Cu 2+ (aq) → Cu (s) + Zn 2+ (aq) Faz com que o Fe passe para o estado de oxidação Fe2+ +0,44. Fe (s) + Cu 2+ (aq) → Cu (s) + Fe2+ (aq) Não reage com Cu Solução 2 (Ca2+) Faz com que o Zn passe para o estado de oxidação Zn2+ +0,76. Zn (s) + Ca 2+ (aq) → Ca (s) + Zn2+ (aq) Não reage com o Fe. Faz com que o Cu passe para o estado de oxidação Cu2+ -0,34. Cu (s) + Ca 2+ (aq) → Ca (s) + Cu2+ (aq) Solução 3 (Ag+) Ag+ e Zn As semirreações envolvidas são: Zn0 + 2e- → Zn2+ Eredº = - 0,76 2Ag+ + 2e- →Ag0 Eredº = - 0,80 Consultando a tabela de potenciais-padrão de redução, temos: Zn0 + 2Ag+ → Zn2+ + Ag0 Eredº = + 0,04 Ag+ e Fe As semirreações envolvidas são: Ag+ (aq) + e - → Ag0 (s) Fe2+ (aq) + 2 e - → Fe0 (s) Consultando a tabela de potenciais-padrão de redução, temos: Ag+ (aq) + e - →Ag0 (s) Eredº = + 0,80 Fe2+ (aq) + 2 e - → Fe0 (s) Eredº = - 0,44 O valor do potencial de redução da prata é maior, o que significa que sua tendência de receber elétrons é maior, por isso os cátions prata irão reduzir, transformando-se em prata metálica que de fato se depositará sobre o prego de ferro. Enquanto isso, o ferro irá perder elétrons, oxidando-se e transformando-se em cátions ferro que ficarão livres em solução: Redução: Ag+ (aq) + e - → Ag0 (s) Eredº = + 0,80 Oxidação: Fe0 (s) →Fe2+(aq) + 2 e- Eoxi = + 0,44 Ag+ e Cu Oxidação → Perda de elétrons → Nox aumenta: Cu0(s) → Cu2+ (aq) + 2 e- O íon prata (Ag+) recebe esses elétrons que o cobre perdeu e transforma-se em prata metálica (Ag0), que se depositou-se na fita de cobre. Isso significa que os íons prata sofreram redução: Redução → Ganho de elétrons → Nox diminui: 2 Ag+ (aq) + 2e- → 2 Ag0(s) Visto que houve transferência de elétrons, com ocorrência simultânea de oxidação e de redução, esse é um exemplo de reação de oxirredução, que é dada pela soma das duas semi-reações acima: Reação de oxirredução: Cu (s) + 2 Ag+ (aq) → Cu2+ (aq) + 2 Ag (s) Outros dois conceitos importantes nas reações de oxirredução são “agente oxidante” e “agente redutor”. Como os próprios nomes dizem, o agente oxidante é o que causa a oxidação de outra espécie química, enquanto o agente redutor é o que provoca a redução da outra. 6 - CONCLUSÃO Pode-se concluir com este experimento que inicialmente se as espécies possuem potenciais padrões capazes de reduzir ou oxidar o outro componente, deve se ter soluções com potenciais padrões altos, quando necessário oxidar a outras soluções, e soluções com padrão baixo, quando necessário reduzir outra. Notou-se, também a capacidade que alguns elementos têm de oxidar ou reduzir outros elementos. A partir daí pode traçar um comparativo das espécies envolvidas no experimento. A prática realizada foi de grande importância. Haja vista que, a partir dela, foi possível a observaçãode várias reações onde pode-se presenciar ou não a oxidação dos compostos. A tabela de potencial de redução é essencial para descobrir os valores necessários ao se balancear uma equação. 7 – REFERÊNCIAS PESQUISA MUNDO EDUCAÇÃO, “Oxidação e Redução”, Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/oxidacao-reducao.htm> PESQUISA MUNDO EDUCAÇÃO, “Oxirredução”, Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/oxidoreducao.htm> PESQUISA BRASIL ESCOA, “Eletroquímica”, Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletroquimica.htm> RUSSEL, J. B.; Química Geral 2 ed. Vol. 2. São Paulo, 2006. ATKINS, P.; GAMES,L Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006. Apostila de Aula, laboratório de química geral 2017.
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