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25 – ELETROQUÍMICA I

I – INTRODUÇÃO.A Eletroquímica é responsável pela explicação dos fenômenos que envolvem a

transferência de elétrons. Esses fenômenos são de grande importância cotidiana, pois

através de suas aplicações obtemos pilhas, baterias, cumuladores de automóveis, peças

galvanizadas e eletro – purificadas, etc.

Os fenômenos eletroquímicos que nos interessam são as Pilhas e Eletrólises,

sendo o primeiro um evento espontâneo e o segundo não espontâneo.

II - PILHAS.

Podemos definir pilha como, qualquer dispositivo no qual uma reação de oxi-

redução espontânea produz corrente elétrica. Esse fenômeno transforma a energia

química em energia elétrica. As pilhas são formadas por um conjunto de metal

mergulhado a uma solução salina eletrolítica de íon comum, esse conjunto é denominado

eletrodo e nele ocorre a transferência eletrônica necessária para gerar energia elétrica.

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Observando o sistema acima, observamos o eletrodo de Zinco ligado externamente ao

eletrodo de Cobre através de um fio condutor pelo qual os elétrons migram de um pólo a

outro da pilha, e suas soluções entram em contato através de uma ponte salina que

permite o fluxo iônico das soluções eletrolíticas.

A equação a seguir descreve a pilha esquematizada a cima que é conhecida como

pilha de Daniell, pode-se perceber pelas equações que os elétrons partem do zinco em

direção ao cobre, ou seja, o eletrodo de zinco oxida, doando elétrons ao eletrodo de cobre

o qual é reduzido:

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

(aq) + Cu(s), representando os fenômenos em separado, teremos:

Semi – reação de oxidação: Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Semi – reação de redução: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s).

Observe que o Zn(s) doa elétrons e tem seu nox aumentado, fazendo assim o processo de

oxidação. O Cu2+(aq) recebe elétrons do zinco e tem seu nox diminuído, fazendo o

processo de redução.Dessa forma podemos concluir que o Zn(s) é o agente redutor e o

Cu2+(aq) é o agente oxidante. O eletrodo que sofre oxidação é chamado de Ânodo, dele os

elétrons partem em direção ao eletrodo que sofre redução chamado de Cátodo. O

eletrodo que recebe os elétrons (cátodo) é dito pólo positivo da pilha e o eletrodo da onde

partem os elétrons é dito pólo negativo da pilha. Esquematizando temos:



II – Potenciais de Eletrodo (E°)Como podemos saber quem oxida e quem reduz em um sistema de pilha?

Cada eletrodo tem sua característica bem definida, ou seja, existem eletrodos com maior

tendência a reduzir e outros a oxidar. A medida dessa característica é observada

experimentalmente pelos Potenciais de Eletrodo. A medida de potenciais de eletrodo se

baseia em um padrão que é o eletrodo de H2/2H+, ao qual é atribuído E° = 0,0V.

Quanto maior for o E0red, mais fácil será sua redução e mais forte será o oxidante.

Quanto menor for o E0red, mais fácil será sua oxidação e mais forte será o redutor.

Observe a tabela a seguir dos Potencias de Eletrodo.



Total pilha grada uma determinada diferença de potencial (DDP) a qual vem expressa na

unidade de volts em sua embalagem. Para calcular a DDP de uma pilha basta aplicarmos

a relação a seguir:



∆E0 = E0maior – E0menorExemplificando para a pilha de Daniell, estudada anteriormente:

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E0

red = +0,34VZn2+

(aq) + 2e- Zn(s) E0red = -0,76V

∆E0 = E0maior – E0menor.

∆E0 = +0,34 – (-0,76)

∆E0 = +1,10V

IMPORTANTE.Podemos proteger superfícies metálicas da corrosão através do uso de eletrodos ou

metais de sacrifício. Basta recobrirmos a superfície metálica a proteger totalmente ou

parcialmente com um metal de menor potencial de redução, ou seja, mais sensível a

oxidação. Dessa forma esse metal é oxidado ou “corroído”, protegendo o outro metal

que fica no estado reduzido.

Exemplos: Ferro galvanizado (ferro revestido de zinco), Lata (ferro revestido de

estanho), Ferro com plaquetas de Zn ou Mg presas na superfície e que funcionam como

eletrodo de sacrifício.



Curiosidade.Conheça o mecanismo de uma Bateria Automotiva e uma Pilha Seca.

PROPOSIÇÕES DE ATIVIDADES

01. (UFSC) Uma pilha a combustível é um dispositivo eletroquímico no qual a reação de

um combustível com oxigênio produz energia elétrica. Esse tipo de pilha tem por base as

semi-reações apresentadas na tabela a seguir. A outra figura mostra o esquema de uma

pilha a combustível.



De acordo com as informações do enunciado e da figura acima, assinale a(s)

proposição(ões) CORRETA(S).

(01) O gás hidrogênio atua na pilha como agente oxidante.

(02) A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 1,23 V.

(04) O oxigênio sofre redução.

(08) A obtenção de energia elétrica neste dispositivo é um processo espontâneo.

(16) A equação global da pilha no estado padrão é 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O(liq).

(32) A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 0,43 V.

Soma ( )

Resposta: 02 + 04 + 08 + 16 = 30

02. (Puc-MG) Uma pilha foi elaborada a partir das associações das meias pilhas: Fe2+/Fe

e Al3+/Al. E°(Fe2+/Fe) = - 0,44V ; E°(Al3+/Al) = -1,66V. Qual das montagens a seguir

representa CORRETAMENTE a pilha funcionando?



Resposta: letra A

03. (Puc-PR) Dados os seguintes potenciais:

K+ + e K0 E0= - 2,92 V

Ag+ + e Ag0 E0= - 0,80 V

determine o valor da carga de uma pilha envolvendo estes dois elementos.

a) ∆E° = + 3,72 V

b) ∆E° = - 2,12 V

c) ∆E° = + 2,12 V

d) ∆E° = - 3,72 V

e) ∆E° = + 1,72 V

∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = -0,8 – (-2,92) ∆E° = 2,12V

Resposta: letra C

04. (UFPE) Podemos dizer que, na célula eletroquímica

Mg(s) | Mg2+(aq) || Fe2+(aq) | Fe(s):

a) o magnésio sofre redução.

b) o ferro é o ânodo.

c) os elétrons fluem, pelo circuito externo, do magnésio para o ferro.

d) há dissolução do eletrodo de ferro.

e) a concentração da solução de Mg2+ diminui com o tempo.

Resposta: letra C



05. (UFPR) Dados os potenciais de oxi-redução a seguir,

Ag+ + 1e Ag0 E0= +0,80V

Fe2+ + 2e Fe0 E0= -0,44V

Ag+ + 3e Al0 E0= -1,66V

Cu2+ + 2e Cu0 E0= +0,34V

é correto afirmar que;

01) Uma pilha formada por um eletrodo de ferro em contato com uma solução contendo

íons Fe2+, e um eletrodo de prata em contato com uma solução contendo íons Ag+, ligados

por uma ponte salina, apresenta um potencial padrão de +1,24V.

02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrerá a oxidação da prata com formação de

Ag+.

04) A reação 2Ag0 + Fe2+ 2Ag+ + Fe0 é espontânea.

08) Uma lâmina de alumínio mergulha em uma solução 1mol/L de CuSO4 apresentará a

formação de um depósito de cobre metálico dobre ela.

16) O alumínio (Al0) é um redutor mais forte do que o ferro (Fe0).

Soma ( )

Resposta: 01+08+16 = 25

06. (Vunesp-SP) A corrosão de ferro metálico envolve a formação envolve a formação de

íons Fe2+. Para evitá-la, chapas de ferro são recobertas por uma camada de outro metal.

Em latas de alimentos a camada é de estanho metálico e em canos d'água, de zinco

metálico.

Explique por que:

a) a camada de zinco evita a corrosão de canos d'água;

b) quando a camada de estanho é danificada, expondo a camada do ferro, a corrosão

acontece mais rapidamente do que quando a referida camada está ausente.

Dados: Potenciais padrões de redução a 25°C.

Zn2+ + 2e Zn(s) E0 = - 0,763 V

Fe2+ + 2e Fe(s) E0 = - 0,409 V

Sn2+ + 2e Sn(s) E0 = - 0,136 V

Respostas:



a) O zinco por apresentar menor potencial de redução que o cano de ferro, atua como

eletrodo de sacrifício, ele é corroído enquanto o ferro está a salvo no estado reduzido.

b) Este fato ocorre devido ao estanho ter maior tendência a se reduzir frente ao ferro, este

último em contato com o oxigênio atmosférico terá uma rápida oxidação.

07. (Fuvest-SP) Para recuperar prata de soluções aquosas contendo íons Ag+, costuma-

se adicionar zinco metálico às soluções, pois a transformação

2Ag+ + Zn° 2Ag° + Zn2+

é espontânea. Pode-se concluir então que:

a) o potencial de redução do Ag+/Ag° é maior do que o do Zn2+/Zn°.

b) ocorre transferência de elétrons do Ag+para Zn°.

c) O Zn° atua como oxidante e o Ag+ como redutor.

d) o Zn° é menos redutor do que Ag°.

e) ocorre a eletrólise do Ag+ e do Zn°.

Resposta: letra A

08. Dados os potenciais - padrão de redução:

Al3+ + 3e Al (-1,66 V)

Fe2+ + 2e Fe (-0,44 V),

A ddp da pilha Al/Fe, em condições - padrão, é:

a) 2,10 V b) 1,32 V c) 1,22 V d) 1,08 V e) 0,88 V

∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = -0,44 – (-1,66) ∆E° = 1,22V

Resposta: letra C

09. (Cesgranrio-RJ) O esquema adiante representa uma célula voltáica com eletrodos de

alumínio e cobalto.



Observe a seguir as semi-reações e seus potenciais-padrão de redução:

Al3+ + 3e Al0 (E° = -1,66V)

Co2+ + 2e Co0 (E° = -0,28V)

No caso de a célula estar em funcionamento, pode-se afirmar que:

I - A força eletromotriz (F.E.M) da cédula será 1,38 volts.

II - O agente redutor da célula será o Al0.

III - O agente oxidante da cédula será o Co0.

IV - O fluxo de elétrons na cédula se dará do eletrodo de alumínio para o cobalto.

V - A solução de Co(NO3)2 se concentrará.

Assinale a opção que indica apenas as afirmativas corretas:

a) I e III.

b) II e III.

c) IV e V.

d) I, II e IV.

e) II, IV e V.

Resposta: letra D

10. (Uel-PR) Considere a seguinte tabela de potenciais padrão de redução:

Zn2+ + 2e Zn E0 (volts) = -0,76

Cu2+ + 2e Cu E0 (volts) = +0,34

Na pilha em que ocorre a reação

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

prevê-se força eletromotriz, em volts, de

a) +2,20

b) +1,10

c) +0,42



d) -0,42

e) -1,10

∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = 0,34 – (-0,76) ∆E° = +1,10V

Resposta: letra B

11. (UFF) Considere as seguintes semi-reações:

Al3+(aq) + 3e Al(s) E° = -1,66 V

Cu2+(aq) + 2e Cu(s) E° = 0,34 V

a) Qual deverá ser a reação representativa da célula?

b) Qual o potencial da célula galvânica que se utiliza das semi-reações acima?

c) Qual das semi-reações deverá ser representativa do ânodo?

Respostas:

a) 2Al(s) + 3Cu2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Cu(s)

b) ∆E = 0,34 - (-1,66) = 2,00 V

c) 2Al(s) 2Al3+(aq) + 6e

12. (Unesp-SP) Uma bateria é formada pela ligação em série de 6 pilhas eletroquímicas

internas, onde ocorrem as semireações representadas a seguir:

pólo negativo (-): Pb + SO42- PbSO4 + 2e E = +0,34 V

pólo positivo (+): PbSO4 + 2H2O PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e E = -1,66V

Qual a diferença de potencial (voltagem) dessa bateria?

∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = +0,34 – (-1,66) ∆E° = 2,0V x 6 = 12V

Resposta: 12,00V

13. (UFV) A seguir são feitas algumas afirmativas sobre a célula galvânica representada

abaixo:



Potenciais padrão de redução (E°):

Ag+ + e Ag E0 = + 0,79 Volts

Pb2+ + 2 e Pb E° = - 0,13 Volts

I - O potencial teórico da pilha (E°) é 0,92 Volts.

II - O eletrodo de prata será o ânodo nesta célula.

III - Ocorre passagem espontânea de elétrons do eletrodo de chumbo para o de prata.

IV - A reação total para esta célula pode ser representada por:

2 Ag + Pb2+ 2 Ag+ + Pb

São afirmativas CORRETAS:

a) I, II e IV.

b) I e III.

c) II e III.

d) II e IV.

e) I e IV.

Resposta: letra B

14. (Mackenzie-SP) Nas semi-reações:

Ni2+ (aq.) + 2 e Ni0 (s)

Ag+ (aq.) + 1 e Ag0 (s)

O ∆E da pilha, o cátodo e o ânodo são, respectivamente:

Dados: E° red.Ag = + 0,80V; E° red.Ni = - 0,24V

(a 25°C e 1 atm.)

a) + 1,04 V, prata, níquel.

b) + 1,04 V, níquel, prata.

c) - 0,56 V, prata, níquel.

d) - 1,04 V, níquel, prata.



e) + 0,56 V, prata, níquel.

∆E° = E°maior – E°menor ∆E° = +0,8 – (-0,24) ∆E° = +1,04V

Cátodo – Ag

Ânodo - Ni

Resposta: letra A


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