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8/4/2019 QUIMICA_PILHA_ELETRICA
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ELETROQUMICA
Dezembro de 1998 NACIONAL So Mateus ES.
SUMRIO
1 Introduo
2
Desenvolvimento2.1 Pilhas
2.1.1 Pilha de Daniell
2.1.2 Pilhas comuns
2.2 Medida de diferencial de potencial de pilha
2.2.1 Fatores
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2.2.2 Eletrodo-padro de hidrognio
2.2.3 Tabela dos potenciais-padro
2.2.4 Clculo da ddp
2.2.5 Previso da espontaneidade das
reaes de oxi-reduo2.3 Eletrlise
2.3.1 Eletrlise gnea
2.3.2 Eletrlises em soluo aquosa comeletrodos inertes
2.3.3 Eletrlises em soluo aquosa comeletrodos ativos
2.3.4 Leis de Faraday
3
Concluso4 Introduo
1 Introduo
Tentar-se- mostrar neste trabalho uma pesquisa com o mbito de alcanar um
conhecimento superficial mas com aprofundamento suficiente para estudos colegiais. A
obra aqui relacionada cita elementos e componentes da infinidade de estudos feitos por
vrios e ilustres cientistas no campo da cincia responsvel pela eletroqumica.Mostrar-se- o que tentamos demonstrar, ou seja, comeamos falando do que so
os princpios e vamos a medida em que o leitor se aperfeioa no assunto, aprofundando
cada vez mais, levando alm de uma boa sntese sistemtica e bem dividida da
eletroqumica, um entendimento variado e abrangedor.
A eletroqumica geralmente dividida em duas partes: A das pilhas, que estuda
sobre os tipos de pilhas como a de Daniell, e a que ns conhecemos e chamamos aqui de
comuns. E a da eletrlise, tratamos aqui de alguns tipos de eletrlise como a eletrlise
gnea e as eletrlises em soluo aquosa com eletrodos inertes e ativos.
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2 Desenvolvimento
2.1 Pilhas
Alguns lembretes que no devemos esquecer:
- Oxidao: a perda de eltrons por um elemento qumico (ou aumento de seunmero de oxidao)
- Reduo: o ganho de eltrons por um elemento qumico (ou a diminuio de seunmero de oxidao)
- Oxidante: o elemento (ou substncia) que provoca oxidaes (ele prprio se
reduzindo).
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- Redutor: o elemento (ou substncia) que provoca redues (ele prprio se
reduzindo).
- Eletroqumica: o estudo das reaes de oxi-reduo que produzem ou so
produzidas pela corrente eltrica.
De fato, nas pilhas e acumuladores ocorrem reaes espontneas que produzem
corrente eltrica; pelo contrrio, nos processos de eletrlise (como, por exemplo, nacromao de um pra-choque de automvel) ser a corrente eltrica que ir produzir
uma reao qumica.
2.1.1 Pilha de Daniell
Essa pilha ou clula eletroqumica baseia-se na seguinte reao de oxi-reduo:
Zn + CuSO4 Zn SO4 + Cu
So os eltrons que passam do Zn ao Cu2+, que produzem a corrente eltrica.A montagem da pilha de Daniell a seguinte:
Veja que existe dois compartimentos, chamados MEIAS-CLULAS, separados
por uma porcelana porosa:
- no compartimento da esquerda (meia-clula do zinco), existe uma chapa de zinco
mergulhada em soluo aquosa de sulfato de zinco; considerando-se que o zinco tem
uma tendncia espontnea para perder eltrons, temos: Zn Zn2+
+ 2 e-
( a
semi-reao de oxidao), desse modo, a chapa de zinco solta eltrons para o circuito
externo (dizemos, ent
o, que a chapa de zinco
o eletrodo negativo ou ANODO);- no compartimento da direita (meia-clula do cobre), existe uma chapa de cobre
mergulhada em soluo aquosa de sulfato cprico; considerando-se que o Cu2+
tem uma
tendncia espontnea para receber eltrons, temos: Cu2+
+ 2e- Cu ( a semi-
reao de reduo); desse modo, o Cu2+
captura eltrons do circuito externo, atravs
da chapa de cobre, que se torna positiva (dizemos, ento, que a chapa de cobre o
eletrodo positivo ou CATODO); veja tambm que a soma das duas equaes anteriores
fornece a equao geral da pilha:
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A porcelana porosa deve impedir a mistura das duas solues, mas deve permitir
a passagem dos ons que esto sendo atrados ou repelidos pelas foras eltricas.Aps certo tempo de funcionamento da pilha, vamos notar que a chapa de zinco
est corroda, a chapa de cobre aumentou devido deposio de cobre e as
concentraes das solues se alterarem. Tudo isso consequncia da prpria reao
geral de funcionamento da pilha:
Convencionou-se representar a pilha de Daniell ( e as demais pilhas )
esquematicamente da seguinte maneira:
Zn, Zn2+
(1M) K | Cu2+
(1M), Cu (25C)
Ou
Zn | Zn2+
(1M) || Cu2+
(1M) | Cu (25C)
Onde esto indicados os eletrodos, as molaridades das solues e a temperatura de
funcionamento da pilha.Resumindo, podemos dizer que a Pilha ou Clula Eletroqumica um
dispositivo que transforma energia qumica em energia eltrica. Isso conseguido, por
meio de uma reao de oxi-reduo, com o oxidante e o redutor separados em
compartimentos diferentes, de modo que o redutor seja obrigado a entregar os eltrons
ao oxidante atravs de um circuito externo (fio).
2.1.2 Pilhas comuns
Na prtica, as pilhas mais comuns so:
a) Acumulador ou bateria de automvel;
Formado por placas de chumbo e placas contendo dixido de chumbo e cujas
reaes so:
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b) Pilhas secas;
So as pilhas comuns (usadas em lanternas, rdios portteis, etc.), formadas por
um invlucro de zinco recheado por uma pasta mida contendo MnO2 e NH4Cl, e cujas
reaes so:
2.2 Medida de diferencial de potencial de pilha
2.2.1 Fatores
Os fatores que influenciam na diferena de potencial. Variando-se os metais (oumelhor dizendo, variando-se o oxidante e o redutor), podemos obter uma infinidade de
pilhas diferentes, que nos fornecero diferentes voltagens ou foras eletromotrizes (fem)
ou diferenas de potencial (ddp). Isso depende fundamentalmente:
- da natureza dos metais formadores da pilha (ou seja, da natureza do oxidante e do
redutor);
- das concentraes das solues empregadas;
- da temperatura da pilha.
Como decorrncia do exposto acima, considerando-se como condies padro
de uma pilha:
- a concentrao 1 molar para as solues;
- a temperatura de 25C para a pilha.
2.2.2 Eletrodo-padro de hidrognio
Para as medidas eletroqumicas, foi escolhido arbitrariamente como padro o
denominado Eletrodo-padro (ou normal) de Hidrognio, ao qual foi atribudo, tambm
arbitrariamente, o potencial de zero volt. Sua montagem esquemtica :
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A reao desse eletrodo :
H2(g) + 2e- 2 H
+(aq)
Montando-se, em condies padro, a pilha esquematizada a seguir:
Teremos as seguintes reaes:
Medindo-se a voltagem dessa pilha, encontraremos 0,76 volt. Esse valor
determinado ento Potencial Normal ou Potencial Padro ou Potencial Meia-Clula ou
Potencial de Oxi-Reduo do zinco e indicado por E.
2.2.3 Tabela dos potenciais-padro
Confrontando todos os metais com o eletrodo-padro de hidrognio, iremos
medir os seus E e poderemos ento organizar uma tabela de seus potenciais-padro deeletrodo.
Na verdade, essa medida no privativa dos metais; podemos faz-la tambm
com os no-metais e, de um modo mais geral, com todos os oxidantes e redutores.
Teremos, ento, a tabela dos potenciais-padro de eletrodo ou de oxi-reduo (E), para
solues aquosas 1 molar, a 25C e 1 atm, de qualquer oxidante ou redutor, como
vemos a seguir. Desde j, bom assinalar que, multiplicando-se as equaes por um
nmero qualquer, os valores de E no sero alterados.
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3 Concluso
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Bibliografia
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