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PILHAS
Prof. Marcos/Betinha
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Existem dois dias do ano sobre os quais nada pode ser feito.
.... O ONTEM e o AMANHÃ.
Portanto HOJE é o dia certo para você fazer o que tiver que ser feito:
...amar, sonhar, ousar, produzir, acreditar, e acima de tudo...
SORRIR !
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PILHAS
REAÇÃO PILHA ENERGIA QUÍMICA ELÉTRICA ELETRÓLISE
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CONSTITUIÇÃO DAS PILHAS
ELETRODOS
– metal– solução do metal
FIO CONDUTOR DE ELÉTRONS
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PONTE SALINA OU PLACA POROSA
Finalidade: Permitir o escoamento de íons de uma semicela
para outra, de modo que cada solução permaneça sempre eletricamente neutra.
Ponte Salina: Solução de água e sal.
No caso da pilha de Daniell
(solução de KCl)
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MONTANDO UMA PILHA(PILHA DE DANIELL)
e- e- e-
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Nomenclatura dos eletrodos
Desgaste da placa (corrosão)
oxidação do metal ( Zn/Zn2+)
ÂNODO
Pólo negativo ( - )
concentra a solução pela oxidação do metal a íon
Aumento de massa da placa
Redução do íon (Cu2+/Cu)
CÁTODO
Pólo positivo ( + )
diluição da solução pela redução do íon da solucão
CÁTODO
Pólo +ÂNODO
Pólo -
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Reações das Pilhas
e- e- e- e-
Semi-reação de oxidação (perda de e-)
Semi-reação de redução (ganho de e-)
Zn + Cu2+ Zn2+ + CuREAÇÃO GLOBAL DA PILHA
Sentido dos
e-
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NOTAÇÃO OFICIAL DA PILHA
As expressões eletrodo, cátodo e ânodo, surgiram no início do século XIX, sugeridos pelo cientista
inglês Michael Faraday (1791-1867).
Derivados do grego, essas expressões assumem os seguintes significados:
Eletrodo: caminho da eletricidade cátodo: percurso inferior (eletrodo onde ocorre reducão)
ânodo: percurso superior (eletrodo onde ocorre oxidação)
Atuamente esses significados não possuem conotacão científica e constituem apenas uma
curiosidade histórica.
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De acordo com o proposto pela IUPAC, as pilhas são representadas indicando para o leitor a semi-reação que
deve ocorrer em cada eletrodo.
A0/A+ // B+/B0
NOTAÇÃO OFICIAL DA PILHA
Pólo –
Oxidação
ÂNODO
Pólo +
Redução
CÁTODO
Ponte salina
Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu
Sentido em que as reações ocorrem (Oxidação / Redução)
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POTENCIAL DE UMA PILHA
O Potencial de um pilha é medido experimentalmente por um
aparelho denominado VOLTIMETRO, cujo objetivo é
medir a força eletromotriz (fem ou E) da pilha.
O valor indicado pelo voltímetro, em volts (V), corresponde a
diferença de potencial ou ddp (E) de uma pillha, e depende das
espécies químicas envolvidas, das suas concentrações e da
temperatura.
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POTENCIAL DO ELETRODO
Potencial normal (ou Padrão) do EletrodoSímbolo = E0
Unidade = volt (V)
Conceito: é a grandeza que mede a capacidade que o eletrodo possui de sofrer oxi-redução nas condições
padrão
Condição PadrãoConcentração da solução: 1 mol/L;Pressão: 1 atmTemperatura: 25o.C
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Cálculo do E da Pilha
E = E0 redução - E0 redução
maior menor
E = E0 oxidação - E0 oxidação
maior menor
ou
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Medição dos Potenciais
Eletrodo PadrãoPor convenção foi escolhido o eletrodo de hidrogênio H2 / 2H+ como eletrodo padrão.
Esse eletrodo possui potencial de oxidação e/ou redução igual a ZERO
H2 2H+ + 2e E0 = 0,00 V
2H+ + 2e H2 E0 = 0,00 V
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Pilha de zinco-hidrogênioPara determinar o potencial dos eletrodos, vamos
montar duas pilhas, tomando como base o eletrodo de hidrogênio:
Conclusões:
O fluxo dos elétrons: eletrodo de Zn para o eletrodo de
hidrogênio;
O Zinco está sofrendo oxidação e o íon hidrogênio, redução;
O eletrodo de hidrogênio tem MAIOR potencial de redução;
O eletrodo de zinco tem MENOR potencial de redução (sofre
oxidação);2H+
(aq) + 2e- H2
reduçãoZn Zn2+
(aq) +2e-
oxidação
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Aplicando a equação do E
E = E0 redução - E0 redução
maior menor
0,76 = E0H2 - E0
Zn
0,76 = zero - E0Zn
E0Zn = - 0,76 V
O valor 0,76 V apresentado no voltímetro pertence ao eletrodo de Zinco,pois o eletrodo de hidrogênio
possui E0 = zero
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Pilha de cobre-hidrogênioConclusões:
O fluxo dos elétrons: eletrodo de Hidrogênio para o eletrodo de Cobre;
O Hidrogênio está sofrendo oxidação e o íon cobre redução;
O eletrodo de cobre tem MAIOR potencial de redução;
O eletrodo de hidrogênio tem MENOR potencial de redução (sofre oxidação);
H2 2H+(aq) + 2e-
oxidação
Cu2+(aq) + 2e- Cu
redução
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Aplicando a equação do E
E = E0redução - E0
redução
maior menor
0,34 = E0Cu - E0
H2
0,34 = E0Cu - Zero
E0Cu = + 0,34 V
O valor 0,34 V apresentado no voltímetro pertence ao eletrodo de cobre, pois o eletrodo de hidrogênio
possui E0 = zero
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Construindo a tabela de Potenciais
Tabela de Potenciais de redução (E0red) com
solução aquosa a 25o.C, em volts (V)
Zn2+ + 2e- Zn0 -0,76
2H+ + 2e- H2 0,00
Cu2+ + 2e- Cu0 +0,34
Aumenta a força oxidante (poder de sofrer redução)
Aumenta a forma redutora (poder de sofrer oxidação)
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Quanto menor o
potencial de redução
(mais negativo),
maior a capacidade
de sofrer OXIDAÇÃO
Quanto maior o
potencial de redução
(mais positivo), maior a
capacidade de sofrer
REDUÇÃO
Aumenta o caráter
OXIDANTE
Aumenta o caráter
REDUTOR
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Aplicando nossa aula1 – Considerando a pilha esquematizada abaixo, indique:
a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio
funcione como ânodo da pilha.
b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M
escolhido no item a.
c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.
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a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio
funcione como ânodo da pilha.
RESOLUÇÃO:
O Potencial de redução do alumínio é = -1,66 V;
O metal M para atuar como ânodo deverá sofrer OXIDAÇÃO e deverá, portanto possuir MENOR potencial de REDUÇÃO que o Alumínio.
O único metal com potencial de redução menor que o Alumínio é o MAGNÉSIO = -2,36 V
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b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M
escolhido no item a.
E = E0redução - E0
redução
maior menor
E = E0Al - E0
Mg
E = + 0,70 V
E = -1,66 - (-2,36)
OBS: toda pilha é um processo espontâneo de transferência de
elétrons e portanto seu E e sempre positivo.
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c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.
Maior caráter OXIDANTE, significa, maior capacidade
de sofrer REDUÇÃO;
Na tabela ao lado o metal com maior poder de redução
é a PRATA = + 0,80 V
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2 – Observe a pilha abaixo e indique:
a) O ânodo da pilha.
b) O pólo positivo da
pilha.
c) O eletrodo que sofre oxidação.
d) Calcule o E da pilha.
e) Escreva a notação oficial da pilha.
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RESOLUÇÃO
a) O ânodo da pilha.
b) O pólo positivo da pilha.
c) O eletrodo que sofre oxidação.
Sofre oxidação
ÂNODO
Pólo Negativo
Sofre redução
CÁTODO
Pólo Positivo
MENOR POTENCIAL DE REDUÇÃO
MAIOR POTENCIAL DE REDUÇÃO
Eletrodo de chumbo
Eletrodo de Prata
Eletrodo de Chumbo
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d) Calcule o E da pilha.
Maior potencial de redução
Menor potencial de redução
E = E0redução - E0
redução
maior menor
E = E0Ag - E0
Pb
E = + 0,92 V
E = + 0,79 - (-0,13)
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e) Escreva a notação oficial da pilha.
Pb0/Pb2+ // Ag+/Ag0
Pólo –
Oxidação
ÂNODO
Pólo +
Redução
CÁTODO
Ponte salina
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3 – Considere a notação oficial da pilha e responda as questões:
Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni
a) O pólo negativo da pilha.
b) O cátodo da pilha.
c) Escreva as semi-reações da pilha e a reação global da pilha.
Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L
Cr3+ + 3e- Cr E0 = -0,41 V
Ni2+ + 2e- Ni E0 = -0,24 V
Menor potencial de redução (sofre oxidação)
Maior potencial de redução (sofre redução)
Eletrodo onde ocorre oxidação - Cr
Eletrodo onde ocorre redução - Ni
2Cr 2Cr3+ + 6e- (x2) semi-reação de oxidação semi-reação de redução 3Ni2+ + 6e- 3Ni (x3)
REAÇÃO GLOBAL: 2 Cr + 3Ni2+ 2 Cr3+ + 3Ni
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Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni
Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L
Cr3+ + 3e- Cr E0 = -0,41 V
Ni2+ + 2e- Ni E0 = -0,24 V
d) Calcule o E da pilha.
E = E0redução - E0
redução
maior menor
E = E0Ni - E0
Cr
E = + 0,17 V
E = - 0,24 - (-0,41)
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Mg Pb
V
limão
Dados: Mg2+
(aq) + 2e Mg(s) Eo = -2,36V
Pb2+(aq) + 2e Pb(s) Eo = -0,13V
2H+(aq) + 2e H2(g) Eo = 0,00V
Sobre essa célula, assinale a alternativa INCORRETA.
a) A placa de magnésio é o pólo positivo.b) O suco de limão é a solução eletrolítica.c) Os elétrons fluem da placa de magnésio para a placa de chumbo através do circuito externo.d) A barra de chumbo é o catodo.e) No anodo ocorre uma semi-reação de oxidação.
4 – (UFPR/2006) Considere a seguinte célula galvânica.
INCORRETA: LETRA a ) a placa de magnésio é o pólo NEGATIVO (menor potencial de redução, sofre oxidação, no
ânodo)