Electroqmca 2

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® 5ª Unidade Didáctica: Electroquímica.. Disciplina de Química – 12ª Classe - 2013
PILHA SECA OU PILHA DE LECLANCHÉ 
A pilha seca ou pilha de leclanche foi inventada por Geoge Leclanche, em 1865 e é constituida por um recipiente de Zinco que funciona como ânodo, contendo no centro uma barra de grafite, redoado por óxido de manganês IV (MnO2) que funciona como cátodo e uma pasta húmida de electrólitos de ZnCl2 e NH4Cl. A barra de grafite funciona como polo positivo na condução da corrente eléctrica.
Durante o funcionamento da pilha ocorre as seguintes reacções:
Anodo - : Oxidação: Zn Zn2+ + 2e-
Catodo +: Redução: 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- Mn2O3 + 2NH3 + H2O
Equação global: Zn + 2NH4+ Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
N.B Sendo esta pilha complexa e a migração dos iões através da pasta muito lenta, estas não podem ser recarregadas, contudo esta pasta tem a função de ponte salina. A pilhas deste tipoproduzem apenas a voltagem de 1,5V de corrente
Esquema de da Pilha de Leclanche. Pagina 390.
Bacteria de chumbo
Uma bacteria é uma associação de pilhas ligadas em série. A bacteria ou acumulador de chumbo foi inventado em 1860, é constituida por 6 pilhas, produzindo no total de 12V de corrente.
A Bacteria de Pb é constituida por dois electrodos ou placas de chumbo (Pb) e de óxido de chumbo IV (PbO2), mergulhados numa solução de ácido sulfúrico.
Ao ligar a bacteria, no anodo, o Pb oxida-se e passa para a solução sob forma de iões Pb2+ e forma PbSO4 insolúvel. No catodo, o óxido de chumbo IV em meio ácido, reduz-se formando iões Pb2+ e em solução forma também o PbSO4.
As reacções que ocorrem durante o funcionamento da bacteria de chumbo podem ser traduzidas pelas seguintes equacções:
Anodo - : Oxidação: Pb + SO42- PbSO4. + 2e-
Catodo +: Redução: PbO2 + 4H+ + 2e- Pb2++ 2H2O
Equação global: Pb + PbO2. + 4H2SO4 2 PbSO4. + 2H2O
O sulfato de chumbo que se forma em ambos pontos é insolúvel e adere aos polos da bacteria.
Durante a recarga da bacteria da bacteria deve de ligar a um gerador de corrente eléctrica em sentido contrário do seu funcionamento e as reacções nos eléctrodos são invertidas de modo que a pilha restabeleça as suas condições normais.
Na descarga da bacteria, o Pb e o PbO2 são consumidos e a concentração do ácido sulfúrico diminue, ben como a sua densidade. Assim, a densidade do ácido sulfúrico na bacteria carregada é de 1,28 g/ml e 1.10 g/ml na bacteria descarregada.
N.B A medida da densidade dá-nos a ideia da descarga da bacteria
VANTAGENS E DESVANTAGEN DAS BACTERIAS:
Vantagens:
- Produzem corrente elevada e pouco espaço de tempo
- São carregáveis
Desvantagens:
- Tem peso muito elevado em comparação com a energia total por eles produzida.
- Contem uma solução de ácido sulfúrico que produz vapores tóxicos e corrosivos.
POTENCIAL DA PILHA OU FORÇA ELECTROMOTRIZ.
A corrente electrica que surge num elemento galvânico quando o circuito esta fechado é a consequencia das reacções químicas que decorrem no recipiente. Estas reacções de oxidação e redução não só podem se dar através da transferência de electrões, como também podem se dar pela acção da corrente eléctrica. 
Assim as reacçoes de redução e oxidaçao que ocorrem sob acção da corrente electrica têm o nome de electrólise. Também se pode afirmar que a electrólise é a decomposição das substâncias através da corrente eléctrica.
A força com que os electrões se movem de um polo positivo para o polo negativo, chama-se Força electromotriz da pilha ou potencial da pilha e é simbolizada por Eº ou U0 . a F.e.m é expressa em Volts.
A Fem corresponde a diferença dos Eox e o Ered. U0 = Eox - Ered
A fem da depende de tres factores: A natureza dos elementos que forma a pilha, a concentaçao e a temperatura.
· Natureza dos elementos que forma a pilha: Quanto maior for a tendência da duas semi-equacções ocorrer (oxidante forte e redutor forte), maior será a força electromotriz da pilha. Ex. Fe/Fe2+//Cu2+/Cu
· Concentraçao: A variação das concentrações das soluções aplicadas na pilha pode aumentar o diminuir a força electromotriz da pilha. Assim, se a aumentar a concentração do cátodo aumentará também a Fem e se aumentar a concentração do ânodo, diminuie a força electreomotriz da pilha porque a tendencia dos electroes é de fluir do cátodo para o ânodo; Aplicar o princípio de lechatelier na pilha Zn+Cu2+ Zn2++ Cu
· temperatura: A temperatura influe na velocidade das reacçoes que ocorrem na pilha, dependo das reacçoes exo ou endotermicas e consequentemente aumentar[a ou diminuira[aa força electromotriz da pilha. 
ASPECTOS QUANTITATIVOS DA ELECTRÓLISE (Leis de Faraday)
O estudo quantitativo da electrólise baseia se fundamentalmente nas duas leis de Faraday. Michaell Faraday, Físico-químico, Inglês (1791-1863), fez em 1833 importantes investigações sobre a decomposição química das substãncia com base na corrente e exprimiu a relação entre a quantidade da corrente usada e a transformação que ocorre nos eléctrodos.
Assim, a quantidade de electricidade que deve ter uma célula afim de decompor 1 mol de electrólitos denomina-se faraday. 1F = 1mol de electrões
1ª LEI DE FARADAY
A massa formada po um electrólito durante a electrólise será directamente proporcional a carga que atravessa a solução.
m ~ Q , m = K.Q; sabe-se que Q = I.t , então m = Ki.I.t ; como Ki = 1, teremos m =I.t
2ª LEI DE FARADAY
´´A massa formada por um electrólito será directamente proporcional ao equivalente grama das substâncias produzidas nos eléctrodos``. 
m = E.Q/F , Como Q = I.t, então m= E.I.t/F, como E = Mr/Z, então 
 
· m – massa
· Mr – massa molecular
· I – Intensidade
· T – Tempo
· F – constante de faraday
· Z – constante de proporcionalidade
Q = F.n.Z, I.t = F.n.Z, como n = m/Mr, então teremos: I.t = F.Z.m/Mr, 
Logo: 
Lembra-se que: 1F = 96500C . Quando 96500C passam pela solução teremos libertação de 1equivalente grama de qualquer substãncia no ânodo ou no cátodo. Vm = 22.4l
EXERCÍCIOS
1. Calcula a massa de cobre metálico depositado por uma corrente eléctrica de 1.93A que atravessa uma solução de sulfato de cobre durante 10minutos. (Mr(Cu) = 63.5). Cu Cu2+ + 2e-
m = Mr.I.t/F.Z
2. Qual é a quantidade de electricidade de uma pilha de Daniell obtida pela oxidação de 0.262g de zinco. E qual será a intensidade da corrente produzida sabendo que a pilha funcionou durante 25 minutos e 44 segundos. Zn + 2e- Zn2+ (Mr(Zn) = 65.3). 
Q = F.n.Z Q = I.t 
3. Uma corrente eléctrica de intensidade igual a 2.5A atravessa uma solução de um electrólito zinco e liberta desta mesma solução 2.77g de metal em 3 minutos. Determina a massa equivalente deste metal.
m = Mr.I.t/F.Z
4. Uma corrente de 6A atravessa uma solução de ácido sulfúrico durante 1.5h. Calcula a massa da água que se decompôe e o volume de oxigenio e hidrogénio que se liberta nas cntp. 
 m = Mr.I.t/F.Z
 m = Mr.I.t/F.Z
 
Química 2013