AD2 QUÍMICA

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UFF – Universidade Federal Fluminense
Aluna: Ana Cristina Dias Fernandes
Curso: Engenharia de Produção Matrícula: 15217160228
Disciplina: Química Polo: Resende 
AD2 
Questão 1: Defina pilhas galvânicas exemplificando com a pilha de Daniel. Apresente-a e mostre todos os processos que ocorrem na produção de energia elétrica e como se calcula a força eletromotriz de uma pilha.
Resposta:
A pilha galvânica ou voltaica é um dispositivo capaz de produzir energia elétrica por meio de uma reação química. Um exemplo de pilha galvânica é a pilha de Daniel, que utiliza uma solução ácida e que gerava gases tóxicos, considerada perigosa.
 
Eletrodos nas pilhas galvânicas
Os eletrodos em uma célula servem como dispositivos de remoção de elétrons do agente redutor no ânodo e fonte de elétrons para o agente oxidante no cátodo. Qualquer eletrodo pode funcionar como cátodo ou como ânodo. 
Pilhas Galvânicas
Basicamente uma pilha galvânica apresenta os seguintes componentes:
Ânodo: eletrodo em que há oxidação (corrosão) e onde a corrente elétrica na forma de íons metálicos positivos entra no eletrólito;
Eletrólito: condutor (usualmente um líquido) contendo íons que transportam a corrente elétrica do ânodo para o cátodo;
Cátodo: eletrodo onde a corrente elétrica sai do eletrólito ou o eletrodo no qual as cargas negativas (elétrons) provocam reações de redução.
Circuito metálico: ligação metálica entre o ânodo e o cátodo por onde escoam os elétrons, no sentido ânodo- cátodo.
Em uma pilha galvânica utiliza-se de uma reação espontânea de oxi-redução como fonte de energia. Nesse caso, as reações de oxi-redução ocorrem quando os agentes oxidantes e redutores não estão em contato direto, portanto a pilha deve ser construída separando-se fisicamente a reação global em duas semi – reações eletródicas, uma delas envolvendo a oxidação e a outra a redução.
Por exemplo, a reação Zn(s) + CuSo4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) pode ser dividida em duas partes, ou seja, por duas semi-reações:
 Oxidação:
 Zn(s) Zn2+ (aq) = 2e
Redução: 
Cu2+ (aq) + 2e- Cu(s)
A corrente elétrica convencional tem sentido contrário ao de elétrons. Considerando o sentido convencional, o cátodo é o eletrodo negativo(-) e o ânodo positivo(+); no sentido real os sinais são contrários, isto é, ânodo(-) e cátodo(+).
A pilha é caracterizada por uma diferença de potencial entre seus eletrodos, em circuito aberto – é a sua força eletromotriz. Ela é, segundo a convenção de sinais usada pela IUPAC, igual a:
Epilha = Ecátodo - Eanôdo
A voltagem padrão para uma reação numa pilha é a voltagem medida quando todos os íons e moléculas em solução estão na concentração 1 mol/L e todos os gases estão na pressão de 1atm. Quando um voltímetro ou outro dispositivo de medida de tensão é ligada a uma pilha ele indica uma diferença de potencial elétrico (volts).
Questão 2: No texto fala-se de região anódica e região catódica. Usando a pilha de Daniel como exemplo Quais são essas regiões? Justifique
Resposta:
A pilha de Daniell é constituída de uma placa de Zinco (Zn) em uma solução de ZnSO4 e uma placa de Cobre (Cu) em uma solução de CuSO4. As duas soluções são ligadas por uma ponte salina, ou por uma parede porosa.
Região catódica– placa de menor potencial de oxidação – Cu. Onde ocorre redução.
Região anódica – placa de maior potencial de oxidação – Zn. Onde ocorre oxidação. Íons do metal saem do eletrodo e entram no eletrólito.
O funcionamento dessa pilha ocorria da seguinte forma: Como mostra a fila de reatividade dos metais Reações de simples troca, o zinco é mais reativo que o cobre, por isso, tem maior tendência de oxidar-se, isto é, de perder elétrons. Assim, a placa de zinco constitui o eletrodo negativo, chamado de ânodo, onde ocorre a seguinte reação de oxidação.
Inicialmente a solução de CuSO4 era azul por causa da presença dos cátions Cu2+. Mas com a ocorrência da reação de redução desses cátions, sua concentração diminiu em solução e, consequentemente, a solução ficou incolor. Além disso, na reação de redução do cátion cobre, é formado cobre metálico Cu(s),que se deposita na placa de cobre. É por isso que depois do funcionamento da pilha de Daniell pode-se observar que a massa da placa de cobre está maior.
Por outro lado, a placa de zinco é corroída, pois o zinco metálico (Zn(s)) é transformado em íons zinco (Zn2+) que são transferidos para a solução de ZnSO4.
 
Questão 3: No texto temos a seguinte definição: A corrosão química, também conhecida como seca, por não necessitar de água, corresponde ao ataque de um agente químico diretamente sobre o material, sem transferência de elétrons de uma área para outra. E dá como exemplo:
No caso de um metal, o processo consiste numa reação química entre o meio corrosivo e o material metálico, resultando na formação de um produto de corrosão sobre a sua superfície. Um exemplo desse processo é a corrosão de zinco metálico em presença de ácido sulfúrico: Zn + H2 SO4 → ZnSO4 + H2.
Você concorda com o exposto no texto de que nesta reação não há transferência de elétrons? Justifique.
Resposta:
Concordo, pois não havendo um eletrólito não haverá a transferência de elétrons, ou seja os íons não irão se movimentar.
Essa reação poderia ser usada para gerar energia (fem)?
Resposta:
Essa reação não poderia ser usada para gerar energia.
Questão 4: No texto temos um exemplo de proteção catódica através da fixação do zinco no casco de um navio (ferro).  Pesquise outro exemplo sobre o uso deste processo, com um metal diferente do zinco. Descreva o exemplo, identifique os metais envolvidos deixando claro qual  deles está servindo como protetor e qual está sendo protegido, justifique o uso do metal escolhido para esta proteção através de seu conhecimento sobre oxirredução. Coloque as reações envolvidas no processo. Coloque a fonte de sua pesquisa.
Resposta:
O ferro, no entanto, enferruja virtude da oxidação do ferro em contato com o ar úmido, formando Fe2O3. 3 H2O, que não é uma película de proteção. 
Pelo contrário, a ferrugem da superfície do metal vai se soltando e expondo continuamente o ferro metálico à condição ambiente. Desse modo, a corrosão prossegue até a total deterioração da peça.
A proteção catódica por ânodos de sacrifício é uma técnica utilizada para proteger uma substância de um ataque químico (corrosão). Esta proteção baseia-se no facto de existir um metal que possui potencial de corrosão mais baixo e, como tal, ser corroído durante a reação. Existem várias ligas (liga de zinco, liga de magnésio e liga de alumínio) que são utilizadas como ânodos de sacrifício.
O magnésio possui potencial de redução menor que o do ferro, conforme mostra as suas semirreações de redução abaixo:
Fe2+ + 2 e- → Fe(s) E0 = - 0,44 V
 Mg2+ + 2 e- → Mg(s) E0 = - 2,37 V
O seu potencial de redução é menor, a tendência do magnésio de oxidar-se é maior que a do ferro. Assim, liga-se uma peça de ferro a esse metal, formando uma pilha galvânica, em que o ferro é o cátodo e o magnésio funciona como ânodo. Em contato com o ar, o magnésio irá oxidar-se, e não o ferro.
REFERÊNCIAS
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/protecao-dos-metais-contra-corr Acessado em 01/05/2016
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/pilha-daniell.htm Acessado em 03/05/2016
http://www.engquimicasantossp.com.br/2015/06/pilha-galvanica-ou-voltaica-celula.html Acessado em 03/05/2016
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA2UMAA/pilhas-galvanicas Acessado em 04/05/2016
http://www.infopedia.pt/$proteccao-catodica-por-anodos-de-sacrificio Acessado em 05/05/2016
http://graduacao.cederj.edu.br/ava/pluginfile.php/326524/mod_resource/content/2/Texto%20Ad2%202016-1.pdf Acessado em 01/05/2016
http://brasilescola.uol.com.br/quimica/protecao-contra-corrosao-ferro.htm Acessado em 06/05/2016
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal_de_sacrif%C3%ADcio Acessado em 06/05/2016
https://pt.wikipedia.org/wiki/PilhaAcessado em 05/05/2016