BIK0102: ESTRUTURA DA MATÉRIA

Crédito: Sprace

ProfessorHugo Barbosa Suffredini

Hugo.suffredini@ufabc.edu.br

Site:www.suffredini.com.br

EVIDÊNCIAS DO ELÉTRON

▪ Ao friccionar um bastão a uma estopa vemos que ele atrai um pedacinho de papel.

▪ Se dois bastões forem friccionadas por um tecido de seda, vemos que eles repelem entre si porém atraem o tecido.

Alguns fenômenos observáveis ...

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Hoje sabemos que a fricção pode dar origem ao aparecimento de cargas elétricas positivas ou negativas nos materiais.

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Cargas elétricas

A unidade de carga elétrica no SI é o Coulomb.

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Alessandro Volta (~1800) observou a existência de corrente elétrica quando, em uma célula, duas placas de metais diferentes são colocados numa solução de ácido sulfúrico.

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Fontes químicas de eletricidade

Cu0(s) + 2 AgNO3(aq) —→ Cu(NO3)2(aq) + 2 Ag0

(s)

Cu0(s)

AgNO3(aq)Cu(NO3)2(aq)

Ag0(s)

Reações redox

Reações redox são reações de transferência de elétrons.

➢ semi-reação de oxidação: Cu0(s) —→ Cu2+

(aq) + 2 e-

➢ semi-reação de redução: 2 Ag+(aq) + 2 e- —→ 2 Ag0

(s)

Cu0(s) + 2 AgNO3(aq) —→ Cu(NO3)2(aq) + 2 Ag0

(s)

Cu0(s) + 2 Ag+

(aq) —→ Cu2+(aq) + 2 Ag0

(s)

perde e- (sofre oxidação)

recebe e- (sofre redução)

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Reações redox

Zn0 Cu0

Zn2+ Cu2+

e-e-

Cl- K+

+ 1.10 V- +

Células galvânicas

Zn0(s) + Cu2+

(aq) —→ Zn2+(aq) + Cu0

(s) E = 1,10 V

➢ Células galvânicas: reação redox espontânea é utilizada para produzir trabalho elétrico.

➢ Células eletrolíticas: reação redox não espontânea é forçada a acontecer por meio da realização de trabalho elétrico sobre o sistema.

Zn2+(aq) + Cu0

(s) —→ Zn0(s) + Cu2+

(aq) E = -1,10 V

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Células eletrolíticas

Cu0Fe

e-- +e-

Cu2+

Cu2+

SO42-

SO42-

ÂNODOCÁTODO

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Células eletrolíticas e o processo de eletrodeposição

A quantidade do produto formado ou do reagente consumido por uma corrente elétrica é estequiometricamente equivalente

à quantidade de elétrons fornecidos.

carga de um elétron (qe) = 1,60 × 10-19 C

carga de 1 mol de elétrons = 6,02 × 1023 × 1,60 × 10-19 C

constante de Faraday (F)

F = 96485 C/mol

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Lei de Faraday

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Descoberta do elétron

J.J. Thomson (1897): experimentos com descargas elétricas em gases rarefeitos, produzindo os chamados RAIOS CATÓDICOS.

cátodo ânodo

bomba de vácuo

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Descoberta do elétron

Video:

raios catódicos

►

Os raios eram defletidos pelos camposelétricos e magnéticos. Com este experi-mento, Thomson propôs que os raioscatódicos eram formados por partículas comcarga negativa, os elétrons, e conseguiucalcular a razão e/me (razão entre carga emassa do elétron) .

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Relação carga/massa do elétron

kg

C101,76 11−=

m

e

e

Modelo Atômico de Thomson (1897)

Modelo do “pudim de passas”:volume contínuo de carga positivacom elétrons de carga negativa“embutidos” em todo o volume.

Embora os elétrons tenham carga negativa, os átomos comoum todo têm carga zero. Portanto, cada átomo deve conter umnúmero suficiente de cargas positivaspara cancelar a carga negativa.

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Thomson repetiu o experimento com diferentes gases e obteveos mesmos resultados, o que indicou que o elétron era umapartícula fundamental presente em todas as substâncias.

Determinação da carga do elétron

Robert Millikan, 1909:

Determinação da carga do elétron

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“spray” de óleo

microscópio

forçaelétrica

gásionizado

forçagravitacional

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e= − 1,60217646× 10− 19

C

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Qual é o tempo necessário para depositar, por galvanização, 0,44 g de cobre metálico a partir de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), usando uma corrente de 13,6 mA?

Dados:

MCu = 64 g/mol

F = 96500 C/mol

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Exercício

PARA CASA!

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SÉRIE ELETROQUÍMICA

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