Reaçao oredox (pilhas)

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DISCIPLINA: Química Analítica I
 Docente: Profª MSc. Vera Lúcia Cavalcante Rodrigues 
REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO E ELETROQUÍMICA
 O estudo do Equilíbrio REDOX e de Técnicas REDOX Titulométricas clássicas é uma introdução à Eletroquímica Analítica Instrumental. 
Os aspectos fundamentais da transferência de elétrons em processos REDOX correlacionados com a medida de POTENCIAIS, são muito importantes para o entendimento dos Princípios da TITULOMETRIA REDOX e, também, da aplicação de Técnicas Eletroquímicas Analíticas Instrumentais Avançadas, empregando os sinais analíticos POTENCIAL, CORRENTE, RESISTÊNCIA, CARGA ELÉTRICA e suas principais variantes tais como CORRENTE-TEMPO, CARGA-TEMPO, POTENCIAL-TEMPO.
 Em uma reação de oxi-redução ocorre a variação do número de oxidação das espécies envolvidas
REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
Os elétrons são transferidos de um reagente para outro
-Por que estudar as reações de óxido-redução?
-desenvolvimento de novas baterias
-prevenção à corrosão
-produção industrial de Cl2, F2 , Al, Cu, NaOH, etc.
-reações redox de interesse biológico
-Importância:
-econômica
-ambiental
-segurança
DESCARTE DE BATERIAS
CORROSÃO DO CONCRETO
CONCEITOS
Oxidação: É um processo que resulta na perda de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas).→ seu estado de oxidação altera-se para valores mais (positivos) ou (neutro).
Redução: É um processo que resulta em ganho de um ou mais elétrons pelas Substâncias (átomos, íons ou moléculas). → seu estado de oxidação atinge valores (negativos ) (ou neutro).
Agente oxidante : É aquele que aceita elétrons e é reduzido durante o processo.
Agente redutor: É aquele que perde elétrons e que se oxida durante o processo.
 Obs: A redução e a oxidação sempre ocorrem simultaneamente.
Como fazer para determinar se uma reação química é do tipo redox?
 Para sabermos se uma reação química é de oxirredução, basta determinar o número de oxidação dos elementos participantes de da reação e verificar se há pelo menos um elemento que sofreu oxidação e outro que sofreu redução. Para isso, determinamoso número de oxidação (nox) de cada elemento participante.
Número de oxidação
 Existem vários tipos de reações químicas. Para facilitar o reconhecimento de reações que envolvam a transferência de elétrons, utilizamos o número de oxidação.
 Como vimos anteriormente, os átomos ligam-se uns aos outros através das ligações químicas para atingir a estabilidade. As ligações químicas entre os átomos ocorrem por transferência (ligação iônica) ou por compartilhamento (ligação covalente) de elétrons da última camada.
 Estas modificações na eletrosfera geram cargas reais ou cargas parciais dentro do composto formado pela ligação química
Então:
Obs: Quando o calcogênio (O, S, Se, Te, Po) for o elemento mais eletronegativo, seu nox será= -2.
 (fazem parte do grupo 6 A).
 Quando o halogênio (F, Cl, Br, I, At) for o elemento mais eletronegativo, seu nox será= -1.
 (fazem parte do grupo 7 A).
Exercícios
1-Considere os compostos de fórmulas:
           NaNO2; H2PO3; Ba2As2O7
Os Nox dos elementos que pertencem ao grupo 15, presentes nesses compostos, são, respectivamente:
a) + 1 + 1 e + 2.
b) + 2, - 4 e - 5.
c) + 3, - 2 e - 5.
d) + 3 + 1 e + 3.
e) + 3 + 4 e + 5. 
2. Os números de oxidação do enxofre nas espécies SO2 e SO42- são, respectivamente:
a) zero e + 4.
b) + 1 e – 4.
c) + 2 e + 8.
d) + 4 e + 6.
e) – 4 e – 8.
3. . (MACKENZIE-SP) sabendo que o cloro pertence à família dos halogênios, a substância na qual o cloro apresenta número de oxidação máximo é:
a)  Cl2O5.
b)  HCl.
c) Cl2O.
d) HClO4.
e)  Cl2.
Balanceamento por oxirredução 
Todo balanceamento de reações por oxirredução leva em conta que o número de elétrons cedidos deve ser igual ao número de elétrons doados.
Um método simples de se realizar esse balanceamento é dado pelos passos a seguir:
Ex:
Reação entre uma solução aquosa de permanganato de potássio e ácido clorídrico:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
*1º passo: Determinar os números de oxidação:
*2º passo: Determinação da variação da oxidação e da redução:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
3º passo: Inversão dos valores de ∆:
4º passo: Balanceamento por tentativa:
Exercicios
1- Na equação representativa de uma reação de oxi-redução:
 Ni   +   Cu 2+   →   Ni2+   +   Cu
a) O íon Cu2+ é o oxidante porque ele é oxidado.
b) O íon Cu2+ é o redutor porque ele é reduzido.
c) O Ni é redutor porque ele é oxidado.
d) O Ni é o oxidante porque ele é oxidado.
e) O Ni é o oxidante e o íon Cu2+ é o redutor.
2- Na reação de oxi-redução H2S + I2 → S + 2HI, as variações dos números de oxidação do enxofre e do iodo são, respectivamente:
a) +2 para zero e zero para +1.
b) zero para +2 e +1 para zero.
c) zero para -2 e -1 para zero.
d) zero para -1 e -1 para zero.
e) –2 para zero e zero para -1.
3- O ferro galvanizado apresenta-se revestido por uma camada de zinco. Se um objeto desse material for riscado, o ferro ficará exposto às condições do meio ambiente e poderá formar o hidróxido ferroso. Nesse caso, o zinco, por ser mais reativo, regenera o ferro, conforme a reação representada abaixo:
 Fe(OH)2  +  Zn →   Zn(OH)2  +  Fe
       Sobre essa reação pode-se afirmar:
a) O ferro sofre oxidação, pois perderá elétrons.
b) O zinco sofre oxidação, pois perderá elétrons.
c) O ferro sofre redução, pois perderá elétrons.
d) O zinco sofre redução, pois ganhará elétrons.
e) O ferro sofre oxidação, pois ganhará elétrons.
4- Em uma reação de oxi-redução, o agente oxidante:
a) perde elétrons.
b) sofre oxidação.
c) aumenta sua carga positiva.
d) sofre redução.
e) passa a ter carga nula.
5-Faça o balanceamento da equação a seguir:
K2Cr2O7(aq) + H2O(l) + S(g) → KOH(aq) + Cr2O3(s) + SO2(g)
6-Em 1856, Berthelot preparou metano segundo a reação representada pela equação abaixo, não balanceada:
CS2 + H2S + Cu → Cu2S + CH4
a)Acerte os coeficientes estequiométricos pelo método da oxidorredução.
b) Indique o elemento que se oxida mostrando a variação dos números de oxidação.
ELETROQUÍMICA 
INTRODUÇÃO 
Uma corrente elétrica pode provocar uma reação química ou, uma reação química pode produzir uma corrente elétrica. A relação entre estes dois fenômenos é estudada por um ramo da química chamado ELETROQUÍMICA
. 
PILHAS: É quando uma reação química de óxido redução, espontânea, produz energia elétrica
. 
Uma pilha ou célula eletroquímica muito tradicional é a PILHA DE DANIELL
 Esta pilha baseia-se na seguinte reação:
Um estudo importante: a pilha de Daniell
 Em 1836, Daniell construiu um dispositivo (mais tarde chamado pilha),que permitia aproveitar este fluxo de elétrons, interligando eletrodos que eramsistemas constituídos por um metal imerso em uma solução de seus íons.
Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4
ou 
Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu 
Com o passar do tempo verificamos que a solução fica com menos CuSO4, um pouco de ZnSO4 e a placa de zinco é recoberta por uma camada de cobre. 
Daniell percebeu que estes elétrons poderiam ser transferidos do Zn para os íons Cu2+ por um fio condutor externo e, este movimento produzir uma CORRENTE ELÉTRICA. E isto seria possível montando um esquema do tipo representado a seguir
 À medida que a reação vai ocorrendo poderemos fazer as seguintes observações 
O eletrodo de zinco vai se desgastando com o passar do tempo. A solução de ZnSO4 vai ficando mais concentrada. 
 O eletrodo de cobre terá sua massa aumentada. A solução de CuSO4 vai ficando mais diluída. Nas soluções teremos a passagem dos íons, em excesso, de um lado para o outro através da ponte salina. 
Neste processo teremos, simultaneamente, a ocorrência das seguintes reações
PÓLO NEGATIVO ou ÂNODO É o pólo de onde saem os elétrons e, nele ocorresempre a oxidação
PÓLO POSITIVO ou CÁTODO É o pólo aonde chegam os elétrons e, nele ocorre sempre a redução. 
REPRESENTAÇÃO DE UMA PILHA 
Uma pilha, segundo a IUPAC, deve ser representada da seguinte forma: 
Exercícios
1.Observando a pilha Co/ Co 2+// Au 3+ / Au.
a) Quais as semi-reações? 
b) Qual a reação global? 
c) Quem sofre oxidação? 
d) Quem sofre redução? 
e) Qual o eletrodo positivo ou cátodo? 
f) Qual o eletrodo negativo ou ânodo? 
g) Qual o sentido do fluxo de elétrons pelo fio? 
h) Que eletrodo será gasto? 
i) Qual dos eletrodos terá a sua massa aumentada? 
j) Que solução concentra? 
k) Que solução dilui? 
2. O pólo onde saem os elétrons, em uma pilha, é: 
a) cátodo. 
b) pólo positivo. 
c) ânodo. 
d) o eletrodo que aumenta a massa. 
e) o que ocorre redução
DIFERENÇA DE POTENCIAL (d.d.p.) 
 Os metais que fazem parte de uma reação de óxido-redução têm uma tendência a ceder ou receber elétrons. Essa tendência é determinada pelo potencial de eletrodo (E), medido em volts (V). 
 Quanto maior for a medida do potencial de oxidação,maior é a tendência do metal ceder elétrons.
 Quanto maior for a medida do potencial de redução, maior é a tendência do metal ganhar elétrons. 
 Este potencial, em geral, é medido nas seguintes condições: 1 atm, 25oC e solução 1 mol/L Sendo assim, nestas condições, chamado depotencial normal de eletrodo (E0). 
 Este potencial é medido tomando-se como referencial um eletrodo de hidrogênio, que tem a ele atribuído o potencial 0,00 V. 
 Se o sentido da corrente elétrica for do eletrodo do metal “M” para o eletrodo de hidrogênio, o potencial de redução do metal “M” será negativo. 
 Se o sentido da corrente elétrica for do eletrodo de hidrogênio para o eletrodo do metal “M”, o potencial de edução do metal “M” será positivo
 o cobre tem um maior potencial normal de redução ele vai ganhar elétrons, sofrendo redução, e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação. Então as semi-reações que ocorrem são: 
Para a pilha de Daniell os potenciais são:
A reação global da pilha e sua d.d.p. serão:
1-Conhecendo as seguintes semi-reações e os respectivos potenciais padrão de redução abaixo, determine a d.d.p da pilha formada pelos eletrodos indicados: 
 Sn 2+ + 2 e– Sn E 0 = – 0,14 V 
 Ag 1++ 1 e– Ag E 0= + 0,80 V 
a) + 0,54 V. b) + 0,66 V. c) + 1,46 V. d) + 0,94 V. e) + 1,74 V
2Considere as seguintes semi-reações e os potenciais normais de redução: 
 Ni 2++ 2 e– Ni E 0= – 0,25 V 
 Au 3+ +3 e– Au E 0= + 1,50 V 
O potencial da pilha formada pela junção dessas duas semi-reações é: 
 a) + 1,25 V. d) – 1,75 V.
 b) – 1,25 V. e) + 3,75 V. 
 c) + 1,75 V. 
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Número de oxidação
(Nox) é a carga real ou parcial que um átomo adquire quando participa de uma ligação química.
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� INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ac/Daniell_chemist_b.jpg" \* MERGEFORMATINET ���
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Semi-reação de oxidação
Reação global.
Semi-reação de redução
E0 red= -0,76V
E0 red =0,34V