11

ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA

22

REAÇÕES DE TRANSFERÊNCIAREAÇÕES DE TRANSFERÊNCIA

Transferência de Transferência de grupos/átomosgrupos/átomos

HCl + HHCl + H22O ---> ClO ---> Cl-- + H + H33OO++

Transferência de elétronsTransferência de elétrons

Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s) (aq) + 2 Ag(s)

33

Reações de Transferência de Reações de Transferência de ElétronsElétrons

Reações de Transferência de Reações de Transferência de ElétronsElétrons

• Reações de transferência de elétrons são Reações de transferência de elétrons são

reações de reações de oxidação-reduçãooxidação-redução ou ou redoxredox

• Reações redox podem resultar na geração de Reações redox podem resultar na geração de

uma corrente elétrica ou podem ser causadas uma corrente elétrica ou podem ser causadas

pela imposição de uma corrente elétrica.pela imposição de uma corrente elétrica.

• Portanto, este campo da química é denominado Portanto, este campo da química é denominado

ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA

44

Revisão da terminologia Revisão da terminologia das reações redoxdas reações redox

Revisão da terminologia Revisão da terminologia das reações redoxdas reações redox

• OXIDAÇÃOOXIDAÇÃO—perda de elétrons(s) por —perda de elétrons(s) por uma espécie; aumento do nox.uma espécie; aumento do nox.

• REDUÇÃOREDUÇÃO—ganho de elétron(s); —ganho de elétron(s); diminuição do nox.diminuição do nox.

• AGENTE OXIDANTE AGENTE OXIDANTE — aceptor de — aceptor de elétrons; a espécie é reduzida.elétrons; a espécie é reduzida.

• AGENTE REDUTOR AGENTE REDUTOR — doador de — doador de elétrons; a espécie é oxidada.elétrons; a espécie é oxidada.

• OXIDAÇÃOOXIDAÇÃO—perda de elétrons(s) por —perda de elétrons(s) por uma espécie; aumento do nox.uma espécie; aumento do nox.

• REDUÇÃOREDUÇÃO—ganho de elétron(s); —ganho de elétron(s); diminuição do nox.diminuição do nox.

• AGENTE OXIDANTE AGENTE OXIDANTE — aceptor de — aceptor de elétrons; a espécie é reduzida.elétrons; a espécie é reduzida.

• AGENTE REDUTOR AGENTE REDUTOR — doador de — doador de elétrons; a espécie é oxidada.elétrons; a espécie é oxidada.

55

REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO

REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO

Reação redox diretaReação redox direta

Os agentes oxidante e redutor estão em contatoOs agentes oxidante e redutor estão em contato

Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s)(aq) + 2 Ag(s)

66

Cobre + Íons PrataCobre + Íons Prata

77

Reações de Oxidação-Redução

Reações de Oxidação-Redução

Reação redox indiretaReação redox indireta

Uma bateria funciona através da transferência de Uma bateria funciona através da transferência de elétrons, através de um fio externo, do agente elétrons, através de um fio externo, do agente

redutor para o agente oxidanteredutor para o agente oxidante

88Por quê estudar Por quê estudar eletroquímica?eletroquímica?

Por quê estudar Por quê estudar eletroquímica?eletroquímica?

• BateriasBaterias

• CorrosãoCorrosão

• Produção Produção industrial de industrial de insumos como Clinsumos como Cl22, , NaOH, FNaOH, F22 e Al e Al

• Reações redox Reações redox biológicasbiológicas

O grupo HEMEO grupo HEME

99

Células Células EletroquímicasEletroquímicas

Células Células EletroquímicasEletroquímicas

• Um aparelho que permite que Um aparelho que permite que uma reação redox ocorra pela uma reação redox ocorra pela transferência de elétrons transferência de elétrons através de uma conexão através de uma conexão externa.externa.

• Reação produto-favorecida ---Reação produto-favorecida ---> > célula voltaica ou galvânicacélula voltaica ou galvânica ----> corrente elétrica----> corrente elétrica

• Reação reagente-favorecida ---Reação reagente-favorecida ---> > célula eletrolíticacélula eletrolítica ---> ---> corrente elétrica usadas para corrente elétrica usadas para causar uma mudançacausar uma mudança Baterias são células Baterias são células

voltaicasvoltaicas

1010

AnodoAnodo CatodoCatodo

Conceitos Básicos de Conceitos Básicos de Células EletroquímicasCélulas Eletroquímicas

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

1111

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

Zn metal

Cu2+ ions

Zn metal

Cu2+ ions

Com o tempo, o Cu se deposita na peça de Zn, e o Zn “desaparece”.

Com o tempo, o Cu se deposita na peça de Zn, e o Zn “desaparece”.

•Zn é oxidado Zn é oxidado e é o agente redutor e é o agente redutor Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-•CuCu2+2+ é reduzido é reduzido e é o agente oxidantee é o agente oxidanteCuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)

1212

Oxidação: Zn(s) ---> ZnOxidação: Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-Redução: CuRedução: Cu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)

Zn metal

Cu2+ ions

Zn metal

Cu2+ ions

Elétrons são transferidos do Zn ao Cu2+, mas não há corrente útil.

Elétrons são transferidos do Zn ao Cu2+, mas não há corrente útil.

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

1313

•Para se obter corrente útil, Para se obter corrente útil, nós separamos os agentes nós separamos os agentes oxidante e redutor, de forma oxidante e redutor, de forma que a transferência de que a transferência de elétrons ocorra através de um elétrons ocorra através de um

fiofio..

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

Consegue-se isto em uma célula Consegue-se isto em uma célula GALVÂNICAGALVÂNICA ou ou VOLTAICA.VOLTAICA.

Um agrupamento destas células é Um agrupamento destas células é

denominado denominado bateriabateria..

1414

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

••Os elétrons viajam através de um fio externo.Os elétrons viajam através de um fio externo.•Uma Ponte Salina Uma Ponte Salina permite que os ânions e cátions permite que os ânions e cátions se movam através dos compartimentos (eletrodos).se movam através dos compartimentos (eletrodos).

••Os elétrons viajam através de um fio externo.Os elétrons viajam através de um fio externo.•Uma Ponte Salina Uma Ponte Salina permite que os ânions e cátions permite que os ânions e cátions se movam através dos compartimentos (eletrodos).se movam através dos compartimentos (eletrodos).

Zn --> ZnZn --> Zn2+2+ + 2e- + 2e- CuCu2+2+ + 2e- --> Cu + 2e- --> Cu

<--Ânions<--ÂnionsCátions-->Cátions-->

OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodoNegativoNegativo

OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodoNegativoNegativo

ReduçãoReduçãoCatodoCatodoPositivoPositivo

ReduçãoReduçãoCatodoCatodoPositivoPositivo

1515A Célula Cu|CuA Célula Cu|Cu2+2+ e Ag|Ag e Ag|Ag++

1616

Célula Célula EletroquímicaEletroquímica

Célula Célula EletroquímicaEletroquímica

Os elétrons se movem Os elétrons se movem do anodo para o do anodo para o catodo no fio.catodo no fio.Os ânions e cátions se Os ânions e cátions se movem através da movem através da ponte salina.ponte salina.

1717

Anodo, local Anodo, local da oxidação,da oxidação,negativonegativo

Catodo, local Catodo, local da redução, da redução, positivopositivo

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

1818

Termos Usados Para Termos Usados Para Células VoltaicasCélulas Voltaicas

Figure 20.3Figure 20.3

1919E em Condiçoes Não-E em Condiçoes Não-PadrãoPadrão

• A A EQUAÇÃO DE NERNSTEQUAÇÃO DE NERNST• E = potencial sob condições não-padrãoE = potencial sob condições não-padrão

• n = no. de elétrons trocadosn = no. de elétrons trocados

• ln = “log neperiano”ln = “log neperiano”

• Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚

• Se [R] > [P], então E é Se [R] > [P], então E é maiormaior que E˚ que E˚

• Se [R] < [P], então E é Se [R] < [P], então E é menormenor que E˚ que E˚

][Reagentes

Produtos][ln

n

0257,0E E o

][Reagentes

Produtos][ln

n

0257,0E E o

2020POTENCIAL DE CÉLULA, POTENCIAL DE CÉLULA, EE

• Os elétrons são “movidos” do anodo para o catodo Os elétrons são “movidos” do anodo para o catodo por uma força eletromotriz, ou por uma força eletromotriz, ou femfem..

• Para a célula Zn/Cu, isto é indicado por uma Para a célula Zn/Cu, isto é indicado por uma voltagem de 1,10 V a 25 ˚C e quando [Znvoltagem de 1,10 V a 25 ˚C e quando [Zn2+2+] e [Cu] e [Cu2+2+] = ] = 1,0 M.1,0 M.

Zn e ZnZn e Zn2+2+,,anodoanodo

Cu e CuCu e Cu2+2+,,catodocatodo

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons1.10 V1.10 V

1.0 M1.0 M 1.0 M1.0 M

2121

POTENCIAL DA CÉLULA, EPOTENCIAL DA CÉLULA, E

• Para a célula Zn/Cu, o Para a célula Zn/Cu, o potencialpotencial é é +1,10 V+1,10 V a 25 ˚C e a 25 ˚C e quando [Znquando [Zn2+2+] e [Cu] e [Cu2+2+] = 1,0 M.] = 1,0 M.

• Este é o Este é o POTENCIAL PADRÃO DA CÉLULA, POTENCIAL PADRÃO DA CÉLULA, EEoo

• Uma medida quantitativa da tendência dos reagentes Uma medida quantitativa da tendência dos reagentes irem aos produtos quando todos estão em seus irem aos produtos quando todos estão em seus estados padrão a 25 ˚C. estados padrão a 25 ˚C.

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

2222

Calculando a Voltagem da Calculando a Voltagem da CélulaCélula

• Semi-reações balanceadas podem ser Semi-reações balanceadas podem ser somadas para dar a equação global somadas para dar a equação global balanceada. balanceada.

Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-CuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)

Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-CuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)

Se conhecermos ESe conhecermos Eoo para cada semi- para cada semi-reação, podemos obter Ereação, podemos obter Eoo para a reação para a reação global.global.

2323

POTENCIAIS DE CÉLULA, EPOTENCIAIS DE CÉLULA, Eoo

Não é possível medir o potencial de semi-reação diretamente. Portanto, medimos contra a CÉLULA PADRÃO CÉLULA PADRÃO DE HIDROGÊNIO, SHE.DE HIDROGÊNIO, SHE.

2 H2 H++(aq, 1 M) + 2e- <----> H(aq, 1 M) + 2e- <----> H22(g, 1 atm)(g, 1 atm)2 H2 H++(aq, 1 M) + 2e- <----> H(aq, 1 M) + 2e- <----> H22(g, 1 atm)(g, 1 atm)

EEoo = 0.0 V = 0.0 V

2424

Meia-célula Zn/Zn2+ conectada a SHE.Eo pára a célula = +0.76 V

Meia-célula Zn/Zn2+ conectada a SHE.Eo pára a célula = +0.76 V

Volts

ZnH2

Salt Bridge

Zn2+ H+

Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE

2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE

- +

Volts

ZnH2

Salt Bridge

Zn2+ H+

Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE

2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE

- +

Eletrodo Eletrodo negativonegativo

Doador de Doador de elétronselétrons

Aceptor de Aceptor de elétronselétrons

Eletrodo Eletrodo positivopositivo

2 H2 H++ + 2e- --> H + 2e- --> H22

ReduçãoReduçãoCatodoCatodo

Zn --> ZnZn --> Zn2+2+ + 2e- + 2e- OxidaçãoOxidação

AnodoAnodo

2525

Redução de HRedução de H++ por Zn por Zn

2626

Volts

ZnH2

Salt Bridge

Zn2+ H+

Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE

2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE

- +

Volts

ZnH2

Salt Bridge

Zn2+ H+

Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE

2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE

- +

A reação global é a redução do HA reação global é a redução do H++ pelo metal Zn. pelo metal Zn.

Zn(s) + 2 HZn(s) + 2 H++ (aq) --> Zn (aq) --> Zn2+2+ + H + H22(g)(g) E Eoo = +0,76 V = +0,76 V

Portanto, Portanto, EEoo para para Zn ---> ZnZn ---> Zn2+2+ (aq) + 2e- (aq) + 2e- é é +0,76 V+0,76 V

Zn é um agente redutor Zn é um agente redutor melhormelhor do que H do que H22..

2727

Volts

CuH2

Salt Bridge

Cu2+ H+

Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE

H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE

-+

Volts

CuH2

Salt Bridge

Cu2+ H+

Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE

H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE

-+

Célula Cu/CuCélula Cu/Cu2+2+ e H e H22/H/H++

EEoo = +0,34 V = +0,34 V

Aceptor Aceptor de de

elétronselétrons

Doador Doador de de

elétronselétrons

CuCu2+2+ + 2e- --> Cu + 2e- --> CuReduçãoReduçãoCatodoCatodo

HH22 --> 2 H --> 2 H++ + 2e- + 2e-

OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodo

PositivoPositivo NegativoNegativo

2828

Célula Cu/CuCélula Cu/Cu2+2+ e H e H22/H/H++

A reação global é a redução do CuA reação global é a redução do Cu2+2+ pelo gás H pelo gás H22..

CuCu2+2+ (aq) + H (aq) + H22(g) ---> Cu(s) + 2 H(g) ---> Cu(s) + 2 H++(aq)(aq)

EEoo medidomedido = +0,34 V = +0,34 V

Portanto, Portanto, EEoo para Cu para Cu2+2+ + 2e- ---> Cu + 2e- ---> Cu é é

Volts

CuH2

Salt Bridge

Cu2+ H+

Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE

H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE

-+

Volts

CuH2

Salt Bridge

Cu2+ H+

Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE

H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE

-+

+0.34 V+0.34 V

2929

Célula Eletroquímica Zn/CuCélula Eletroquímica Zn/Cu

Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e- EEoo = +0,76 V = +0,76 VCuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s) EEoo = +0,34 V = +0,34 V------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s) (aq) + Cu(s)

EEoo (calc’d) = +1,10 V (calc’d) = +1,10 V

Catodo, Catodo, positivo, positivo, dreno de dreno de elétronselétrons

Anodo, Anodo, negativo, negativo, fonte de fonte de elétronselétrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons ++

3030

Representação de uma Representação de uma Célula EletroquímicaCélula Eletroquímica

Zn(s)|Zn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s)

• Um eletrodo é representado por |

• A ponte salina é representada por ||

Outro exemplo:

Pt(s)|H2(g)|H+(aq)||Fe3+(aq)|Fe2+(aq)|Pt(s)

• Corresponde a uma célula que tem um eletrodo de hidrogênio à esquerda, e um eletrodo ferro(II)-ferro(III) à direita

3131

Usos dos Valores de EUsos dos Valores de EooUsos dos Valores de EUsos dos Valores de Eoo

• Organizar as semi-Organizar as semi-reações através de reações através de sua habilidade sua habilidade relativa para atuar relativa para atuar como agentes como agentes oxidantes.oxidantes.• Valores TabeladosValores Tabelados• Usar estes valores Usar estes valores

para prever para prever potenciais de potenciais de célula e a direção célula e a direção de reações redox.de reações redox.

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

Zn

Zn2+ ions

Cu

Cu2+ ions

wire

saltbridge

electrons

3232

TABELA DE POTENCIAIS TABELA DE POTENCIAIS PADRÃO DE REDUÇÃOPADRÃO DE REDUÇÃO

TABELA DE POTENCIAIS TABELA DE POTENCIAIS PADRÃO DE REDUÇÃOPADRÃO DE REDUÇÃO

2

Eo (V)

Cu2+ + 2e- Cu +0.34

2 H+ + 2e- H 0.00

Zn2+ + 2e- Zn -0.76

Poder oxidantedo íon

Poder redutordo elemento

3333

Escala de Potenciais Para Semi-Reações de Escala de Potenciais Para Semi-Reações de Redução. Redução.

3434

3535

Usando Potenciais Padrão, EUsando Potenciais Padrão, Eoo

• Qual é o melhor agente oxidante:

O2, H2O2, ou Cl2? H2O2

• Qual é o melhor agente redutor:

Hg, Al, ou Sn? Al

3636

Potenciais Redox Padrão, EPotenciais Redox Padrão, Eoo

Cu2+ + 2e- Cu +0,34

+2 H + 2e- H2 0,00

Zn2+ + 2e- Zn -0,76

Regra noroeste-sudeste: Regra noroeste-sudeste: reações produto-reações produto-favorecidas ocorrem entre um agente redutor favorecidas ocorrem entre um agente redutor

no canto sudeste (anodo) e um agente no canto sudeste (anodo) e um agente oxidante no canto noroeste (catodo). oxidante no canto noroeste (catodo).

Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer substância mais alta do que ela à esquerda. substância mais alta do que ela à esquerda.

3737

Potenciais Redox Padrão, EPotenciais Redox Padrão, Eoo

Qualquer substância à direita irá Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer substância reduzir qualquer substância mais alta do que ela à mais alta do que ela à esquerda.esquerda.

• Zn pode reduzir HZn pode reduzir H++ and Cu and Cu2+2+..

• HH22 pode reduzir Cu pode reduzir Cu2+2+ mas não mas não

ZnZn2+2+

• Cu não pode reduzir HCu não pode reduzir H++ ou ou ZnZn2+2+..

Eo (V)

Cu2+ + 2e- Cu +0.34

2 H+ + 2e- H2 0.00

Zn2+ + 2e- Zn -0.76

oxidizingability of ion

reducing abilityof element

Eo (V)

Cu2+ + 2e- Cu +0.34

2 H+ + 2e- H2 0.00

Zn2+ + 2e- Zn -0.76

oxidizingability of ion

reducing abilityof element

3838

Usando Potenciais Padrão, EUsando Potenciais Padrão, Eoo

• Em que direção as seguintes reações irão Em que direção as seguintes reações irão

prosseguir?prosseguir?

• Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s)(aq) + 2 Ag(s)

• 2 Fe2 Fe2+2+(aq) +(aq) + Sn2+(aq) ---> 2 Fe3+(aq) + Sn(s)

• Qual é Eototal para a reação global?

3939

Potenciais Redox Padrão, Potenciais Redox Padrão, EEoo

E˚E˚totaltotal = “distância” da semi-reação “de cima” = “distância” da semi-reação “de cima”

(catodo)(catodo) para a semi-reação “de baixo” para a semi-reação “de baixo” (anodo)(anodo)

E˚E˚totaltotal = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo

EEoototaltotal para a reação Cu/Ag para a reação Cu/Ag++ = +0.46 V = +0.46 V

4040

Volts

Cd Salt Bridge

Cd2+

Fe

Fe2+

Volts

Cd Salt Bridge

Cd2+

Fe

Fe2+

Cd --> CdCd --> Cd2+2+ + 2e- + 2e- ouou

CdCd2+2+ + 2e- --> Cd + 2e- --> Cd

Fe --> FeFe --> Fe2+2+ + 2e- + 2e-ouou

FeFe2+2+ + 2e- --> Fe + 2e- --> Fe

EEoo Para Uma Célula Para Uma Célula VoltaicaVoltaica

Todos os ingredientes estão presentes. Em que Todos os ingredientes estão presentes. Em que direção a reação prossegue? direção a reação prossegue?

4141

Da tabela, temos Da tabela, temos

•• Fe é um agente redutor Fe é um agente redutor melhor do que Cd melhor do que Cd (seu (seu potencial de redução é potencial de redução é mais negativo)mais negativo)

•• CdCd2+2+ é um agente oxidante é um agente oxidante melhor do que Femelhor do que Fe2+2+

Volts

Cd Salt Bridge

Cd2+

Fe

Fe2+

Volts

Cd Salt Bridge

Cd2+

Fe

Fe2+

EEoo Para Uma Célula Para Uma Célula VoltaicaVoltaica

Reação globalReação globalFe + CdFe + Cd2+2+ ---> Cd + Fe ---> Cd + Fe2+2+

EEoo = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo = (-0,40 V) - (-0,44 V) = +0,04 V = (-0,40 V) - (-0,44 V) = +0,04 V

FeFe2+2+ + 2e + 2e-- Fe E Fe Eoo = -0,44 V = -0,44 V

CdCd2+2+ + 2e + 2e-- Cd E Cd Eoo = -0,40 V = -0,40 V

4242Mais Sobre o Cálculo de Mais Sobre o Cálculo de Potenciais de CélulaPotenciais de Célula

Assuma que o íon IAssuma que o íon I-- é capaz de reduzir a água. é capaz de reduzir a água.

2 H2O + 2e- ---> H2 + 2 OH- Catodo2 I- ---> I2 + 2e- Anodo-------------------------------------------------2 I- + 2 H2O --> I2 + 2 OH- + H2

2 H2O + 2e- ---> H2 + 2 OH- Catodo2 I- ---> I2 + 2e- Anodo-------------------------------------------------2 I- + 2 H2O --> I2 + 2 OH- + H2

Considerando que a reação ocorre da forma como foi Considerando que a reação ocorre da forma como foi

escrita, escrita,

E˚E˚totaltotal = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo

= (-0,828 V) - (+0,535 V) = = (-0,828 V) - (+0,535 V) = -1,363 V-1,363 V

E˚ negativo significa que a reação ocorre no E˚ negativo significa que a reação ocorre no

sentido oposto. sentido oposto.

4343

E˚ tem relação com ∆G?E˚ tem relação com ∆G? SIM!SIM!

4444

Mas esse tal de Cicinho Mas esse tal de Cicinho chuta bem, não??chuta bem, não??

ComCom certeza!certeza!

4545

Michael FaradayMichael Faraday1791-18671791-1867

Originou os termos anodo, Originou os termos anodo, catodo, ânion, cátion, eletrodo.catodo, ânion, cátion, eletrodo.

Descobridor de: Descobridor de:

• EletróliseEletrólise

• Ppd. magnéticas da matériaPpd. magnéticas da matéria

• Indução eletromagnéticaIndução eletromagnética

• Benzeno e outras substâncias Benzeno e outras substâncias químicas. químicas.

Era um professor popular entre os Era um professor popular entre os alunos.alunos.

4646

EEoo e ∆G e ∆Goo

EEoo está relacionado a ∆G está relacionado a ∆Goo, a , a variação de energia livre para a variação de energia livre para a reação. reação.

∆∆GGoo = - n F E = - n F Eoo onde F = constante de Faraday onde F = constante de Faraday

= 9,6485 x 10= 9,6485 x 1044 J/V•molJ/V•mol

e n é o número de mols de e n é o número de mols de elétrons tranferidos.elétrons tranferidos.

Michael FaradayMichael Faraday1791-18671791-1867

4747

EEoo e ∆G e ∆Goo

∆∆GGoo = - n F E = - n F Eoo

Para uma reação Para uma reação produto-favorecidaproduto-favorecida

Reagentes ----> ProdutosReagentes ----> Produtos

∆∆GGo o < 0 e portanto E < 0 e portanto Eo o > 0 > 0

EEoo é positivo é positivo

Para uma reação Para uma reação reagente-favorecidareagente-favorecida

Reagentes <---- ProdutosReagentes <---- Produtos

∆∆GGo o > 0 e portanto E > 0 e portanto Eo o < 0 < 0

EEoo é negativo é negativo

4848E em Condiçoes Não-E em Condiçoes Não-PadrãoPadrão

• A A EQUAÇÃO DE NERNSTEQUAÇÃO DE NERNST• E = potencial sob condições não-padrãoE = potencial sob condições não-padrão

• n = no. de elétrons trocadosn = no. de elétrons trocados

• ln = “log neperiano”ln = “log neperiano”

• Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚

• Se [R] > [P], então E é Se [R] > [P], então E é maiormaior que E˚ que E˚

• Se [R] < [P], então E é Se [R] < [P], então E é menormenor que E˚ que E˚

][Reagentes

Produtos][ln

n

0257,0E E o

][Reagentes

Produtos][ln

n

0257,0E E o