Fundamentos de Quimica B Prtica

Grupo1

Introduo oxidao-reduo

PL17

Ana Ceclia Rocha - 39120

Lusa Ins Nogueira - 39140

Amadeusz Mateusz Fornalik - 38438

ndice

3Resumo

4Introduo

6Procedimento experimental

6Material

8Resultados

13Discusso de resultados/conclusao

16Tratamento de resultados:

18Bibliografia

18Webgrafia

ResumoEm primeiro lugar o objectivo desta actividade experimental foi observar as reaces de oxidao-reduo de vrios metais e ies halogenatos e antever, conforme os valores de potenciais de reduo, a ocorrncia ou no de reaces. Com os dados obtidos ambicionou-se tambm ordenar os elementos de acordo com seu poder redutor.

A actividade foi dividida em 3 partes. Na primeira (parte A) colocaram-se placas de zinco, cobre e chumbo nas solues com ies dos respectivos metais. A soluo de cobre, inicialmente de cor azulada, comeou a ficar esverdeada quando se introduziu a placa de chumbo e de zinco. A placa de zinco introduzida, na soluo de chumbo apresentou sinais de degradao, precipitando no fundo do gobel. A previso feita para a ocorrncia das reaces coincidiu com os resultados observados.

Na parte B do trabalho, realizou-se a montagem de uma pilha (os metais usados foram o chumbo e o cobre). As placas de ambos os metais foram introduzidas cada uma na soluo do respectivo metal . As duas placas de metal foram ligadas por meio de um voltmetro. Depois de introduzir a ponte salina, o valor da diferena de potencial observado foi de, aproximadamente, 0,44 V, o que se aproxima bastante do valor calculado usando a equao de Nernst.. Na parte C do trabalho observou-se a reaco dos ies cloreto, brometo e iodeto ao introduzir, em tubos de ensaio, gua de cloro, iodo e bromo, ciclohexano e solues de NaX, onde X um io halogeneto dos acima referidos. Evidenciou-se a ocorrncia de reaco nos tubos contendo gua de bromo e iodeto de sdio, gua de cloro e brometo de sdio e gua de cloro e iodeto de sdio, tal como foi previsto pelos valores de potencial de reduo.

IntroduoAs reaces de oxidao-reduo (tambm conhecido como reaco redox) so as reaces de transferncia de electres. Esta transferncia produz-se entre um conjunto de espcies qumicas, um oxidante e um redutor (uma forma reduzida e uma forma oxidada respectivamente).

Para que exista uma reaco redox, no sistema deve haver uma espcie que ceda electres e outra espcie que as aceite:

O oxidante aquela espcie qumica que tende a ceder electres de sua estrutura qumica ao meio, ficando com uma carga maior que tinha.

O redutor a espcie que tende a captar esses electres, ficando com carga positiva menor que tinha.

Quando uma espcie qumica redutora cede electres ao meio se converte em uma espcie oxidada, e a relao que guarda com seu precursor fica estabelecida mediante o que se chama um par redox. Analogamente, se diz que quando uma espcie capta electres do meio se converte em uma espcie reduzida, e igualmente forma um par redox com seu precursor reduzido.

Exemplos de reaces:Reaccao sumarica:

O2 + C CO2

Semireaccao de reducao:

O2 + 4e- = 2O-2Semireaccao de oxidacao:

C - 4e- = C+4

Ponte salina.A ponte salina um elemento utilizado em electroqumica para unir duas semi-clulas.

Trata-se de um tubo de vidro em forma de "U" invertido, mergulhado cada extermidade nas semi-clulas de uma pilha. A ponte contem uma dissoluo de um sal inerte como, por exemplo, nitrato de potssio ( KNO3 ) ou cloreto de potssio (KCl).

A sua funo permitir o intercmbio de ioes entre as clulas, permitindo fechar o circuito para a corrente contnua produzida entre os eletrodos que esto mergulhados nas solues eletrolticas contidas nas semi-clulas.

Funcionamento de uma pilha:

Uma pilha, galvnica ou voltaica um dispositivo que utiliza reaces de oxidao-reduo para converter energia qumica em energia elctrica. Neste processo, enquanto um elemento sofre oxidao (perde electres), um outro sofre reduo (ganha electres). Esta transferncia de electres gera uma corrente elctrica que, por consequncia, gera energia.Neste dispositivo, tm-se dois elctrodos que so constitudos geralmente de metais diferentes, que fornecem a superfcie na qual ocorrem as reaces de oxidao e reduo. Estes elctrodos so postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um meio contendo ies em concentraes conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa. As duas metades desta clula electroqumica so chamadas de compartimentos e tm por finalidade separar os dois reagentes participantes da reaco de oxidao-reduo, de contrrio, os electres seriam transferidos directamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois elctrodos so conectados por um circuito elctrico, localizado fora da clula, denominado circuito externo, garantindo assim o fluxo de electres entre os elctrodos. importante saber que na pilha, os electres fluem do nodo para o ctodo.

Procedimento experimentalMaterial :Aparelhagem:Usou-se um Voltimetro.

Reagentes

Utilizaram-se nitrato de zinco (Panreac, Qumica SA), nitrato de cobre (II) (Riedel-de Han), nitrato de chumbo (Panreac, Qumica SA), placas de zinco, cobre e chumbo, gua de cloro, de bromo e de iodo, cloreto de sdio, brometo de sdio e iodeto de sdio (tudo a 0,1 mol L-1) e ainda ciclohexano (Lab-Scan analytical sciences).

Parte A

1.Utilizando um pedao de lixa, limpamos cuidadosamente 3 pedaos de zinco, 4 pedaos de cobre e 4 pedaos de chumbo.

2.Introduzimos um pedao de cada metal em solues que continham ies de zinco, ies de cobre e ies de chumbo, com a concentrao 0,1 mol L-1. Em 9 gobles.

Parte B

1.Construimos a pilha Pb/Pb2+ (0,1 mol L-1); Cu2+ (0,1 mol L-1) / Cu, estabelecendo a ligao entre as solues com a ponte salina, previamente preparada.Parte C

1.Colocamos em 3 tubos de ensaio aproximadamente, 1 mL de gua de cloro, 1 mL de gua de bromo e 1 mL de gua de iodo. Adicionamos a cada um deles, aproximadamente, 1 mL de ciclohexano. Tapamos os tubos e agitamos.

2. De seguida, em nove tubos de ensaio adicionamos 1 ml de ciclohexano e a cada um adicionamos 1 ml de gua de cloro ou de gua de bromo ou de gua de iodo, perfazendo um total de trs tubos cada. Adicionamos ainda 1 ml de cloreto de sdio ou brometo de sdio ou iodeto de sdio (ambos a 0,1 mol L-1) de forma a ter todos os tubos de ensaio diferentes e trs com ies cloreto, trs com brometo e trs com iodeto. Tapamos e agitamos os tubos.

ResultadosParte ATabela 1 -Registo de resultados da parte A

Placa de CobrePlaca de ChumboPlaca de Zinco

Cu2+No h reaco Mudana de colorao da soluo (passa de azul para verde)Mudana de colorao da soluo (passa de azul para verde)

Pb2+No h reaco No h reaco Degradao da placa e formao de deposito

Zn2+No h reaco No h reaco No h reaco

Ilustrao 3 - Montagem da pilha com ponte salina

A diferena de potencial registada no voltmetro foi de, aproximadamente, 0.44 V

Parte C

Tabela 2: Cor das fases aquosa e orgnica

gua

Cloro+C6H12gua

Bromo+C6H12gua

Iodo+C6H12

Cor da Fase

AquosaTransparenteAmareloCor de laranja

Cor da Fase

OrgnicaVerde claroCor de laranjaCor de rosa

Tabela3: Cor da fase orgnica e ocorrncia ou no de reaco

gua

Cloro+C6H12gua

Bromo+C6H12gua

Iodo+C6H12

Ies Cl-

(aq)Incolor Amarelo Cor-de-Rosa

Ies Br-

(aq)Amareloh reacoCor de laranja intensoCor-de-rosa

Ies I-

(aq)Cor-de-rosa intenso h reacoCor-de-rosa intenso h reacoCor-de-rosa claro

Ilustrao 4 - gua de cloro, bromo e iodo em ies Cl-

Ilustrao 6 - gua de cloro, bromo e iodo em ies I-Discusso de resultados/conclusaoNa parte A da experincia foram observadas alteraes nas solues:

Placa de zinco em soluo de Pb(NO3)2.

Placa de chumbo em soluo de Cu(NO3)2,

Placa de zinco em soluo Cu(NO3)2

Na soluo de Cu(NO3)2, ao mergulharmos a placa de chumbo, notamos a progreciva mudana de cor de azul, que era a cor inicial da soluao, para verde. Para alm da mudana de cor da soluao forma-se tambm um precipitado de cobre sobre a placa. Isto deve-se reaco de reduo dos ies Cu2+ pelo chumbo, o Cu2+ recebe 2 electres de Pb, precipitando sobre o Pb.

Cu2+(aq) + Pb (s) Cu(s) + Pb2+(aq)

Esta reaco ocorre devido existncia de diferena de potencial de reduo entre estes dois metais cobre um bom agente oxidante e o chumbo um agente redutor.

Na soluo de Cu(NO3)2, ao mergulharmos a placa de zinco, notamos a progressiva mudana de cor de azul, que era a cor inicial da soluo, para verde, como aconteceu anteriormente, sendo que a nica diferena deve se diferena dos potenciais de reduo ser maior, assim a velocidade com que acontece a reaco maior.

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

O chumbo e o zinco apresentam diferenas de potencial de reduo negativas, no entanto o chumbo um oxidante mais forte do que o zinco. Os ies Pb2+ tm fora suficiente para oxidar zinco slido, sendo assim, ocorre a degradao da placa de zinco e o precipitado de chumbo.

Pb2+(aq) + Zn (s) Pb(s) + Zn2+

Nas restantes solues no ocorreram reaces pois:

1. Nas solues em que a soluo e o slido eram da mesma natureza obviamente no ocorre reaco pois tem potenciais normais de reaco iguais.2. Nos restantes no ocorreu reaco porque o PNR da placa era maior que o da soluao.

Na 2 parte do trabalho, o funcionamento da pilha devido electres resultante das reaces de oxidao reduo.

Na montagem da pilha utilizramos placas de Cu e Pb com as respectivas solues (Cu2+ e Pb2+). Como j vimos anteriormente, o Cu2+ oxida o Pb,mas a reaco entre estes dois compostos manifesta-se no voltmetro somente quando se introduz a ponte salina. Isto devido reaco originar uma saturao de ies Pb+ (pois o Pb oxida-se), e um dfice de ies Cu2+ (pois o Cu2+ para a Cu slido), assim insere-se a ponte salina para compensar esta diferena, pois a ponte salina composta por ies positivos e negativos.Na ltima parte do trabalho estudaram-se as reaces oxidao-reduo dos ies halogenetos.

Para comparao preparam-se trs tubos de ensaio contendo apenas ciclohexano e gua de cloro, bromo e iodo.

O ciclohexano foi utilizado pois um composto apolar que permite a dissoluo dos halognios acima referidos, sendo estes tambm apolares (maior afinidade com o ciclohexano do que com a gua). Devido a esta caracterstica e ao facto de o ciclohexano ser imiscvel em gua, possvel a formao de duas fases, a fase aquosa e a fase orgnica.

Houve ocorrncia de reaco entre a agua de cloro e os ies I- ( iodeto de sdio), vericando-se a alterao da fase orgnica de verde-claro para carmim. Foi verificada tambm reaco na agua de bromo com ies I-, pois a cor passou de laranja para cor-de-rosa. Tambm na agua de cloro com ies Br- ocorre reaco, pois passa de incolor para amarelo.Visto que o cloro apresenta o potencial de reduo mais elevado, o cloreto de sdio no reagiu em nenhuma soluo utilizada.A no ocorrncia de reaco (sem alterao de cor nos tubos de ensaio) entre ies brometo e iodo explicada pelo baixo poder de reduo de iodo relativamente ao bromo.

Analogamente parte A do trabalho, os ies halogenetos no reagiram com o mesmo elemento (ex: io Cl- e Cl2).

Tratamento de resultados:Reaces.Cu2+ + Cu no ocorre

Cu2+ + Pb = Pb2+ + Cu

Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu

Pb2+ + Cu no ocorre

Pb2+ + Pb no ocorre

Pb2+ + Zn = Zn2+ + PbZn2+ + Cu no ocorre

Zn2+ + Pb no ocorre

Zn2+ + Zn no ocorre

Cl2 + Cl- no ocorre

Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-

Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl- Br2 + Cl- no ocorre

Br2 + Br- no ocorre

Br2 + 2I- = I2 + 2Br-

I2 + Cl- no ocorre

I2 + Br- no ocorreI2 + I- no ocorre

Valores da diferena de potencial:

1. E0 (Zn2+/Zn) = -0,763 V 2. E0 (Pb2+/Pb) = -0.126 V

3. E0 (Cu2+/Cu) = +0.337 V

O oxidante mais forte o cobre e o mais fraco o zinco.

E0 (I2/2I-) = +0,535 V

E0 (Br2/2Br-) = +1.080 V

E0(Cl2/2Cl-) = +1,360 V

Posio do Ag+ na serie de potenciais de reduo: 1. E0(I2/2I-) = + 0.53 v

2. E0(Ag+/ Ag) = +0.80 v

3. E0(Br2/2Br-) = + 1.07 v

O oxidante mais forte o bromo e o mais fraco o Iodo.

- Ser conveniente guardar uma soluo de sulfato de cobre num recipiente de zinco?

No. Sabendo que o potencial normal de reduo do cobre +0.34 v e que o do zinco de -0.76 v, o cobre ir reduzir-se pois o que tem maior PNR, e por sua vez o zinco oxida. Assim no seria conveniente guardar a soluo de cobre num recipiente de zinco pois as substancias sofrem uma oxidao reduo e o recipiente iria se degradar.

Bibliografia J. A. Martinho Simes et al.; Guia do Laboratrio de Qumica e Bioqumica, LidelWebgrafia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_salina http://pt.wikipedia.org/wiki/Pilha

Placa de Cobre

Placa de Zinco

Placa de Chumbo

Pb2+

Adicionando

Placa de Cobre

Placa de Zinco

Placa de Chumbo

Cu2+

Adicionando

Zn2+

Placa de Chumbo

Placa de Zinco

Placa de Cobre

Adicionando

Ilustrao 5 - gua de cloro, bromo e iodo em ies Br-

Ilustrao 2 Nitratos de: cobre, chumbo e zinco.

Ilustrao 1 - Voltimetro

Ilustrao 4 leitura de diferena de potencial no voltmetro

12