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Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – Campus de Jequié Departamento de Química e Exatas Disciplina: Inorgânica A . Introdução A eletroquímica é o estudo das relações entre a eletricidade e as reações químicas. (Brown, ano) essas reações produzem corrente elétrica por meio de redução e oxidação isso envolve uma troca de elétrons, o elemento que perde eletros oxida e os elétrons que ganha reduz. Essa reação de perda de eletros no elemento oxidado e ganho do elemento reduzido pode ser chamada de reação redoz,essa transferência de eletros gera uma diferença de potencial. A energia liberada quando a reação é espontânea pode ser usada para realizar trabalho elétrico. Essa tarefa é efetuada por uma célula voltaica (ou, galvânica), dispositivo no qual a transferência ocorre pelo caminho externo em vez de diretamente entre os reagentes. (Masterton,1990) A força com que os elétrons se movem numa pilha é chamada de força eletromotriz ou fem e é medida em volts (V). Resultado e Discussão. Para projetar uma pilha elétrica usando uma reação como fonte de energia a transferência de elétrons deve ocorrer de maneira indireta, os elétrons liberados deve passar por um circuito externo no caso a ponte salina. Os eletros liberados pelo anodo de zinco passam pela ponte salina e reduz o ion Cu2+ a átomos de cobre que é o catodo. Reação de redução dos íons Cu2+. Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s) A ponte salina (tubo em forma de U contendo cloreto de potássio) “permite que os íons passem de uma solução para outra, para completarem o circuito. Ao mesmo tempo, ele impede contato direto entre os átomos de Zn íons Cu2+.” (masterton,ano). A mediada que as reações ocorrem há uma tendência a excesso de íons Zn2+ no eletrodo de zinco e uma deficiência de íons positivos de Cu2+ a serem reduzidos devido a isso para manter a neutralidade os íons da ponte salina migram para o compartimento da células os ânios no sentido dos anodos e os cátions no sentido catodos. A equação a seguir mostra a reação completa redox que ocorre. Zn / Zn2+ ║ Cu2+/ Cu A parede porosa tem por função manter constante a concentração de íons positivos e negativos, durante o funcionamento da pilha. Ela permite a passagem de cátions em excesso em direção ao cátodo e também a passagem dos ânions em direção ao ânodo. Atravessando a parede porosa, os íons em constante migração estabelecem o circuito interno da pilha. Sem a ponte salina ocorre a seguinte reação: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+ + Cu(s) Essa transferência de eletros ocorre do anodo (zinco) pra o catodo (Cobre) que é o pólo positivo e atrai os elétrons. Gerando uma diferença de potencial que é medido em unidade de Volts. Para calcular o potencial da célula, E°cel usamos o potencial padrão da redução da reação de catodo, E°red (catodo) menos o potencial padrão de redução do anodo, E°red (anodo).Não é possível medir o potencial padrão de uma célula voltaica diretamente por que ela é constituída de duas semi-celulas entretanto é possível atribuir valores padrões a semi-celula isso nos permite fazer o calculo: Cu2+(aq) + 2é → Cu0(s) E0red =+ 0,34 V Zn2+(aq) + 2é → Zn0(s) E0oxi = -0,76 V E°red= E°red (catodo)- E°red (anodo) Eº = 0,34 V - (-0,76 V) Eº = 1,10V Experimentalmente mediu-se com um voltímetro 1,35 V, com a seguinte equação calcula-se o erro relativo da pilha com a ponte salina: Erro relativo = Erro relativo=22,72%%%%, esse erro pode ter ocorrido por que as soluções que usamos não estavam na concentração padrão para esses valores. Com a pilha de circuito interno (porosa)1,02 V calculou-se o erro relativo de acordo com a mesma equação usada anteriormente o resultado foi 8%. Como os valores medidos no voltímetro foram positivos pode-se concluir que a reação redox foi uma reação espontânea. Na identificação dos Cátions obtivemos os seguintes resultados: Solução Lâmina de Cobre Lâmina de zinco Lâmina de chumbo A - + - B + + + C - + - D - - - Para identificação dos cátions Cu 2++, Ag++, Pb2++, Ca 2+ usamos os cálculos de voltagem padrão.Se o Etot =0 a reação esta em equilíbrio se E tot for >0 è espontânea se E tot <0 não é espontânea. Solução de Cobre: Com lamina de Cobre E°tot = (0,34) + (-0,34) = 0 Com lamina de Chumbo E°tot = (0,34) + (-0,13) = -21 Com lamina de Zinco E°tot = (0,34) + (0,76) = 0,42 A solução C é o Cu embora experimentalmente não se observou reação com a lamina de chumbo mas como a solução era azul pode-se inferir que a solução é de Cobre. Solução de Prata: Com o Cobre E°tot = (-0,15) + (-0,34) =0,49 Com o Zinco E°tot = (-0,15) + (0,76) =61 Com o chumbo E°tot = (-0,15) + (-0,13) =0,21 Com base nos cálculos observamos que a Prata foi à solução B pó que reagiu com todas as laminas. Solução de Chumbo: Com o zinco E°tot = (-2,87) + (0,76) = -2,11 Com o Chumbo E°tot = (-2,87) + (-0,13) = - 3 Com o Cobre °tot = (-2,87) + (-0,34) = -3,21 Com base nos cálculos pode-se dizer que o Ca é a solução D. Conclusão Verificou-se com o experimento que reações redox espontâneas geram uma diferença de potencial que pode ser medido em com um voltímetro e com base nisso são baseadas as pilhas comuns. Cada íon tem um potencial padrão de redução que é usado para calcular se uma reação é espontânea ou não. Referencias MASTERTON,W.L;SLOWINSKI,E.J:STANITSK,CL traduzido por PEIXOTO,J.S.Principios da quimica.ed JC editor-Rio De Janeiro-RJ ,1990.
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