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25 ELETROQUMICA I

I INTRODUO.A Eletroqumica responsvel pela explicao dos fenmenos que envolvem a

transferncia de eltrons. Esses fenmenos so de grande importncia cotidiana, pois

atravs de suas aplicaes obtemos pilhas, baterias, cumuladores de automveis, peas

galvanizadas e eletro purificadas, etc.

Os fenmenos eletroqumicos que nos interessam so as Pilhas e Eletrlises,

sendo o primeiro um evento espontneo e o segundo no espontneo.

II - PILHAS.

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

reduo espontnea produz corrente eltrica. Esse fenmeno transforma a energia

qumica em energia eltrica. As pilhas so formadas por um conjunto de metal

mergulhado a uma soluo salina eletroltica de on comum, esse conjunto denominado

eletrodo e nele ocorre a transferncia eletrnica necessria para gerar energia eltrica.


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

eletrodo de Cobre atravs de um fio condutor pelo qual os eltrons migram de um plo a

outro da pilha, e suas solues entram em contato atravs de uma ponte salina que

permite o fluxo inico das solues eletrolticas.

A equao a seguir descreve a pilha esquematizada a cima que conhecida como

pilha de Daniell, pode-se perceber pelas equaes que os eltrons partem do zinco em

direo ao cobre, ou seja, o eletrodo de zinco oxida, doando eltrons ao eletrodo de cobre

o qual reduzido:

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s), representando os fenmenos em separado, teremos:

Semi reao de oxidao: Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Semi reao de reduo: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s).

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

oxidao. O Cu2+(aq) recebe eltrons do zinco e tem seu nox diminudo, fazendo o

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

Cu2+(aq) o agente oxidante. O eletrodo que sofre oxidao chamado de nodo, dele os

eltrons partem em direo ao eletrodo que sofre reduo chamado de Ctodo. O

eletrodo que recebe os eltrons (ctodo) dito plo positivo da pilha e o eletrodo da onde

partem os eltrons dito plo 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 caracterstica bem definida, ou seja, existem eletrodos com maior

tendncia a reduzir e outros a oxidar. A medida dessa caracterstica observada

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

baseia em um padro que o eletrodo de H2/2H+, ao qual atribudo E = 0,0V.

Quanto maior for o E0red, mais fcil ser sua reduo e mais forte ser o oxidante.Quanto menor for o E0red, mais fcil ser sua oxidao e mais forte ser o redutor.

Observe a tabela a seguir dos Potencias de Eletrodo.


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

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

a relao a seguir:


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

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E0red = +0,34VZn2+(aq) + 2e- Zn(s) E0red = -0,76V

E0 = E0maior E0menor.

E0 = +0,34 (-0,76)

E0 = +1,10V

IMPORTANTE.Podemos proteger superfcies metlicas da corroso atravs do uso de eletrodos ou

metais de sacrifcio. Basta recobrirmos a superfcie metlica a proteger totalmente ou

parcialmente com um metal de menor potencial de reduo, ou seja, mais sensvel a

oxidao. Dessa forma esse metal oxidado ou corrodo, 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 superfcie e que funcionam como

eletrodo de sacrifcio.


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

PROPOSIES DE ATIVIDADES

01. (UFSC) Uma pilha a combustvel um dispositivo eletroqumico no qual a reao de

um combustvel com oxignio produz energia eltrica. Esse tipo de pilha tem por base as

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

pilha a combustvel.


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

proposio(es) CORRETA(S).

(01) O gs hidrognio atua na pilha como agente oxidante.

(02) A diferena de potencial eltrico padro da pilha + 1,23 V.

(04) O oxignio sofre reduo.

(08) A obteno de energia eltrica neste dispositivo um processo espontneo.

(16) A equao global da pilha no estado padro 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O(liq).

(32) A diferena de potencial eltrico padro da pilha + 0,43 V.

Soma ( )

Resposta: 02 + 04 + 08 + 16 = 30

02. (Puc-MG) Uma pilha foi elaborada a partir das associaes 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 = Emaior Emenor E = -0,8 (-2,92) E = 2,12V

Resposta: letra C

04. (UFPE) Podemos dizer que, na clula eletroqumica

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

a) o magnsio sofre reduo.

b) o ferro o nodo.

c) os eltrons fluem, pelo circuito externo, do magnsio para o ferro.

d) h dissoluo do eletrodo de ferro.

e) a concentrao da soluo de Mg2+ diminui com o tempo.

Resposta: letra C


05. (UFPR) Dados os potenciais de oxi-reduo 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

correto afirmar que;

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

ons Fe2+, e um eletrodo de prata em contato com uma soluo contendo ons Ag+, ligados

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

02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrer a oxidao da prata com formao de

Ag+.

04) A reao 2Ag0 + Fe2+ 2Ag+ + Fe0 espontnea.

08) Uma lmina de alumnio mergulha em uma soluo 1mol/L de CuSO4 apresentar a

formao de um depsito de cobre metlico dobre ela.

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

Soma ( )

Resposta: 01+08+16 = 25

06. (Vunesp-SP) A corroso de ferro metlico envolve a formao envolve a formao de

ons Fe2+. Para evit-la, chapas de ferro so recobertas por uma camada de outro metal.

Em latas de alimentos a camada de estanho metlico e em canos d'gua, de zinco

metlico.

Explique por que:

a) a camada de zinco evita a corroso de canos d'gua;

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

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

Dados: Potenciais padres de reduo a 25C.

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 reduo que o cano de ferro, atua como

eletrodo de sacrifcio, ele corrodo enquanto o ferro est a salvo no estado reduzido.

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

ltimo em contato com o oxignio atmosfrico ter uma rpida oxidao.

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

se adicionar zinco metlico s solues, pois a transformao

2Ag+ + Zn 2Ag + Zn2+

espontnea. Pode-se concluir ento que:

a) o potencial de reduo do Ag+/Ag maior do que o do Zn2+/Zn.

b) ocorre transferncia de eltrons do Ag+para Zn.

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

d) o Zn menos redutor do que Ag.

e) ocorre a eletrlise do Ag+ e do Zn.

Resposta: letra A

08. Dados os potenciais - padro de reduo:

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

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

A ddp da pilha Al/Fe, em condies - padro, :

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

E = Emaior Emenor E = -0,44 (-1,66) E = 1,22V

Resposta: letra C

09. (Cesgranrio-RJ) O esquema adiante representa uma clula voltica com eletrodos de

alumnio e cobalto.


Observe a seguir as semi-reaes e seus potenciais-padro de reduo:

Al3+ + 3e Al0 (E = -1,66V)

Co2+ + 2e Co0 (E = -0,28V)

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

I - A fora eletromotriz (F.E.M) da cdula ser 1,38 volts.

II - O agente redutor da clula ser o Al0.

III - O agente oxidante da cdula ser o Co0.

IV - O fluxo de eltrons na cdula se dar do eletrodo de alumnio para o cobalto.

V - A soluo de Co(NO3)2 se concentrar.

Assinale a opo 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 padro de reduo:

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

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

Na pilha em que ocorre a reao

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

prev-se fora eletromotriz, em volts, de

a) +2,20

b) +1,10

c) +0,42


d) -0,42

e) -1,10

E = Emaior Emenor E = 0,34 (-0,76) E = +1,10V

Resposta: letra B

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

Al3+(aq) + 3e Al(s) E = -1,66 V

Cu2+(aq) + 2e Cu(s) E = 0,34 V

a) Qual dever ser a reao representativa da clula?

b) Qual o potencial da clula galvnica que se utiliza das semi-reaes acima?

c) Qual das semi-reaes dever ser representativa do nodo?

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 formada pela ligao em srie de 6 pilhas eletroqumicas

internas, onde ocorrem as semireaes representadas a seguir:

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

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

Qual a diferena de potencial (voltagem) dessa bateria?

E = Emaior Emenor E = +0,34 (-1,66) E = 2,0V x 6 = 12V

Resposta: 12,00V

13. (UFV) A seguir so feitas algumas afirmativas sobre a clula galvnica representada

abaixo:


Potenciais padro de reduo (E):

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

Pb2+ + 2 e Pb E = - 0,13 Volts

I - O potencial terico da pilha (E) 0,92 Volts.

II - O eletrodo de prata ser o nodo nesta clula.

III - Ocorre passagem espontnea de eltrons do eletrodo de chumbo para o de prata.

IV - A reao total para esta clula pode ser representada por:

2 Ag + Pb2+ 2 Ag+ + Pb

So 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-reaes:

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

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

O E da pilha, o ctodo e o nodo so, respectivamente:

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

(a 25C e 1 atm.)

a) + 1,04 V, prata, nquel.

b) + 1,04 V, nquel, prata.

c) - 0,56 V, prata, nquel.

d) - 1,04 V, nquel, prata.


e) + 0,56 V, prata, nquel.

E = Emaior Emenor E = +0,8 (-0,24) E = +1,04V

Ctodo Ag

nodo - Ni

Resposta: letra A

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