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Química – 12º Ano

Marília PeresMarília Peres

Uma reacção de oxidação-redução, ou reacção redox, é uma reacção em que há transferência total ou parcial de electrões como se verifica pela que há transferência total ou parcial de electrões, como se verifica pela variação dos números de oxidação de alguns elementos.

Uma reacção de oxidação-redução é constituída por duas semi-reacções simultâneas: a semi-reacção de oxidação e a semi-reacção de redução.

Na semi-reacção de oxidação há aumento do número de oxidação (n.o.) de um elemento, enquanto na semi-reacção de redução há diminuição do número de oxidação (n.o.) de um elemento.ç ( )

Reacção de dismutação ou de auto oxidação-redução é uma reacção de oxidação-redução onde o mesmo elemento é simultaneamente reduzido e oxidado.

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Acerto de equações de Acerto de equações de OxidaçãoOxidação--ReduçãoRedução(meio ácido)(meio ácido)

1.1. Escrever as semiEscrever as semi--equações de oxidação e de reduçãoequações de oxidação e de reduçãoq ç ç çq ç ç ç

2.2. Acertar os átomos em cada equação excepto os de O e HAcertar os átomos em cada equação excepto os de O e H

3.3. Acertar os átomos de O, acrescentando moléculas de HAcertar os átomos de O, acrescentando moléculas de H22OO

4.4. Acertar os átomos de H, acrescentando iões HAcertar os átomos de H, acrescentando iões H++

5.5. Acertar as cargas, acrescentando electrões no membro com Acertar as cargas, acrescentando electrões no membro com

excesso de carga +excesso de carga +gg

6.6. Acertar os electrões captados e libertados multiplicando as Acertar os electrões captados e libertados multiplicando as

semisemi--equações por um factorequações por um factor

7.7. Somar as semiSomar as semi--equações membro a equações membro a membromembro

3Marília Peres

Acerto de equações de Oxidação Acerto de equações de Oxidação -- redução redução (meio alcalino)(meio alcalino)

1. Escrever as semi-equações de oxidação e de redução

2. Acertar os átomos em cada equação excepto os de O e Hq p

3. Acertar os átomos de O, acrescentando iões OH-

4. Acertar os átomos de H, acrescentando moléculas de H2O, por

cada átomo de H a acertar; adicionar o mesmo número de iões

OH- ao outro membro.

5. Acertar as cargas, acrescentando electrões no membro com g

excesso de carga +

6. Acertar os electrões captados e libertados multiplicando as

semi-equações por um factor

7. Somar as semi-equações membro a membro4Marília Peres

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1781 LuigiLuigi GalvaniGalvani a partir de estudos, realizados em coxas de rã descobriu que músculos e células nervosas eram capazes de produzir electricidade, que ficou conhecida como então como a electricidade galvânica. Tal observação fez com que Galvani investigasse a relação entre a electricidade e a animação -

id P i é t ib íd ou vida. Por isso é atribuída a Galvani a descoberta da bioelectricidade.

Fonte: http://www.codecheck.com/cc/HistoryOfElectricity2.html

5Marília Peres

1800 AlessandroAlessandro VoltaVolta desenvolveu a pilha voltaica (comprovando que para a produção de electricidade, a presença de tecido animal não era presença de tecido animal não era necessária), um predecessor da bateria eléctrica. Volta determinou que os melhores pares de metais dissimilares para a produção de electricidade eram zinco e prata.

Fonte: http://www.codecheck.com/cc/HistoryOfElectricity2.html

6Marília Peres

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PILHAS ELECTROQUÍMICAS OU CÉLULAS GALVÂNICAS

Uma das aplicações mais úteis das reacções de oxidação-redução é a produção de electricidade.

As pilhas electroquímicas, também chamadas células voltaicas ou células galvânicas, são dispositivos capazes de produzir energia eléctrica à

t d ã d custa de uma reacção de oxidação-redução espontânea.

7Adaptado de Texto Editores

PILHAS ELECTROQUÍMICAS OU CÉLULAS GALVÂNICAS

As duas semi-reacções ocorrem em simultâneo; a transferência de electrões do zinco para o cobre é feita localmentedo zinco para o cobre é feita localmente.

O fundamento de uma pilha electroquímica é separar as semi-reacções de oxidação e de redução, de modo que os electrões circulem externamente através de um fio condutor.

Nas pilhas:

ÂÂnodo – eléctrodo negativo - Oxidação

Cátodo – eléctrodo positivo - Redução

Ponte Salina – migração dos iões electroneutralidade das soluções

8Adaptado de Texto Editores

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Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=0oSqPDD2rMA

Ver também: http://www.youtube.com/watch?v=C26pH8kC_Wk

NOTAÇÃO DE UMA PILHA OU DIAGRAMA DE PILHA

Na pilha de Daniell tem-se:

A pilha de Daniell (também chamada de célula

de Daniell) é uma pilha constituída de eléctrodos

de cobre e zinco interligados e respectivamente

imersos em solução de Cu2+ e Zn2+ . Foi

inventada pelo físico-químico britânico John

Frederic Daniell em 1836, um grande avanço

sobre a pilha de Volta utilizada até então, nos

primórdios da criação das baterias

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Na pilha de Daniell tem-se:

Nas Pilhas em que os reagentes são iões é necessário usar eléctrodos sólidos e condutores – Platina e Grafite

Pt Red 1, Ox1 Ox 2, red2 Pt11Adaptado de Texto Editores

O fluxo de electrões do ânodo para o cátodo é o resultado da existência de

uma diferença de potencial eléctrico entre esses eléctrodosuma diferença de potencial eléctrico entre esses eléctrodos.

A diferença de potencial máxima obtida numa pilha chama-se potencial

da célula ΔECélula ou força electromotriz da pilha (f.e.m.) e corresponde à

diferença de potencial «em circuito aberto».

A f e m funciona como uma força «impulsionadora» que «empurra» os A f.e.m. funciona como uma força «impulsionadora» que «empurra» os

electrões produzidos no eléctrodo onde se dá a oxidação até ao eléctrodo

onde se dá a redução

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A diferente tendência das várias espécies químicas para se oxidarem ou se

reduzirem pode ser deduzida através do potencial normal de redução

(p n r ) ou potencial padrão que revela quantitativamente o poder oxidante (p.n.r.), ou potencial padrão, que revela quantitativamente o poder oxidante

de cada espécie. (1,0 mol/dm3 , 1,01x105 Pa; 298 K)

O potencial padrão de redução, ou EE00, mede a tendência relativa de uma

espécie para se reduzir (aceitar electrões)

Para conhecer o potencial padrão de uma semi-célula, liga-se esta aoPara conhecer o potencial padrão de uma semi célula, liga se esta ao

eléctrodo padrão de hidrogénio e mede-se a d.d.p..

ΔΔE E º º Célula Célula = = E E º º Cátodo Cátodo –– E E ººânodoânodo

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Tendência dos metais para se oxidarem.

Reactividade crescente:

maior tendência

dos metais para seoxidarem maior poderoxidarem, maior poderredutor dos metais.

Reactividade crescente:maior tendência dos iões para se reduzirem, maior

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para se reduzirem, maior poder oxidantedos iões.

12ºQ – Texto Editores

Eléctrodo padrão de hidrogénio Eléctrodo padrão de hidrogénio -- EPHEPH

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EE00 (H(H++ / H/ H22) = 0,00 V) = 0,00 V

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Medição do potencial padrão de redução

(com o eléctrodo padrão de hidrogénio)

A f.e.m. de uma pilha, nas condições padrão (E0pilha), pode calcular-se pela

diferença entre o p.n.r. da espécie que se reduz na reacção directa e o p.n.r.

da espécie que se reduz na reacção inversada espécie que se reduz na reacção inversa.

Neste caso, temos: E0pilha = 0,34 – (–0,40) = 0,74 V

A f.e.m. de uma pilha pode ser

entendida como a diferença de

potencial (d.d.p.) produzida entre os

dois eléctrodos.

18Adaptado de Texto Editores

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A f.e.m. de uma pilha ou tensão da pilha (ou célula electroquímica) podeser calculada a partir dos potenciais padrão de redução.

E°cel = E°cátodo - E°ânodo

Espontaneidade das reacções de Espontaneidade das reacções de OxidaçãoOxidação--ReduçãoRedução

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Ou de um modo mais simples a reação é espontânea no sentido directo sea espécie que sofre redução apresenta o maior valor de potencial padrãode redução.

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Equação de Equação de NernstNernst

Q – quociente da reacção redox

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n – número de eletrões

Adaptado de Rosa Pais

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1 - Represente o diagrama desta pilha.

2 - Calcule a sua f.e.m. (condições padrão)

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PilhasPilhas primáriasprimárias – São células galvânicas com os reagentes selados dentrode um invólucro. Como não se podem recarregar, depoisp g pde gastas não podem voltar a ser usadas.

PilhasPilhas secundáriassecundárias ouou acumuladoresacumuladores – podem recarregar-se se foremligadas a uma corrente eléctrica, podendo ser usadasde novo.

PilhPilh dd b tí lb tí l Sã ilh j dPilhasPilhas dede combustívelcombustível – São pilhas cujos reagentes devem serconstantemente renovados e os produtosconstantemente removidos.

PilhasPilhas dede concentraçãoconcentração – São pilhas cujas semi-células são constituídas pelomesmo material, mas cujos iões em solução têmconcentrações diferentes.