Centro Federal de Educaccedilatildeo Tecnoloacutegica de Quiacutemica ndash URJ

EELLEETTRROOQQUUIacuteIacuteMMIICCAA -- PPIILLHHAASS

Disciplina Fiacutesico-Quiacutemica Profordf Eliane e Alda Componentes Carlos Henrique da Rosa Mendes Jansen Xavier Fernandes Rafaela Tannuri Campos Cavalcanti Grupo 7 Turma BM141

Introduccedilatildeo

Eletroquiacutemica eacute o ramo da quiacutemica que estuda o uso das reaccedilotildees quiacutemicas associadas a eletricidade

De um modo geral subdivide-se em pilhas - reaccedilotildees espontacircneas geram eletricidade e eletroacutelise - eletricidade usada para ocorrer a reaccedilatildeo natildeo-espontacircnea

A pilha ou ceacutelula eletroquiacutemica eacute constituiacuteda de dois eletrodos no qual uma espeacutecie eacute

oxidada e cede eleacutetrons ao passo que o outro se reduz e recebe esses eleacutetrons Essa reaccedilatildeo redox permite fluxo de corrente eleacutetrica atraveacutes do circuito No eletrodo que acontece a oxidaccedilatildeo eacute chamado de anodo sendo este o poacutelo negativo da ceacutelula onde haacute reduccedilatildeo denomina-se catodo e constitui o poacutelo positivo A pilha de Daniell exemplifica o exposto acima usando a reaccedilatildeo entre cobre e zinco Neste experimento haacute dois beacutecheres um contendo uma barra de cobre mergulhada em soluccedilatildeo de iacuteons Cu2+ e no outro uma barra de zinco em soluccedilatildeo de iacuteons Zn2+ Os mesmos estatildeo ligados por um fio externo que conduz os eleacutetrons Aleacutem disso eacute utilizada uma ponte salina (tubo preenchido por eletroacutelitos em gelatina) entre os eletrodos para que haja equiliacutebrio de cargas pois sem a mesma fica impedido o escoamento de eleacutetrons

Esquema da pilha de Daniell A forccedila com que os eleacutetrons se movem numa pilha eacute chamada de forccedila eletromotriz ou fem e eacute medida em volts (V) A fem gerada pela ceacutelula eacute o potencial da pilha (E) e seu valor depende da concentraccedilotildees dos iacuteons temperatura e pressotildees parciais de gases caso estes estejam envolvidos na reaccedilatildeo Quando as espeacutecies presentes estatildeo a 1 molL a pressatildeo eacute de 1 atm e temperatura de 25degC a fem medida nessas condiccedilotildees representa o potencial padratildeo da pilha (Edeg) jaacute que esse eacute o estado padratildeo Para verificar o potencial de qualquer pilha coloca-se um voltiacutemetro ligado ao fio condutor O valor apresentado pelo voltiacutemetro eacute a diferenccedila entre os potenciais dos eletrodos da pilha e natildeo os valores individuais dos mesmos Eacute necessaacuterio entatildeo arbitrar o valor 0 a um eletrodo qualquer o escolhido foi o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio Consiste de um tubo de vidro contendo um fio de platina ligado a uma folha de platina inerte revestida o fio encontra imerso em soluccedilatildeo aacutecida (presenccedila de H+) e gaacutes H2 eacute bombeado para dentro do tubo A partir daiacute pode ser medido os potenciais padratildeo de outros eletrodos em referecircncia ao de hidrogecircnio Notaccedilatildeo das pilhas eletroquiacutemicas Zn(s)|Zn2+

(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s) onde | representa a interface entre o metal e sua soluccedilatildeo e || indica

a ponte salina

Materiais e reagentes

4 beacutecheres de 50 mL

ZnSO4 010 molL CuSO4 010 molL

1 beacutecher de 100 mL

CuSO4 1010-4 molL Pb(NO3)2 010 molL

3 placas de Petri

NaCl 3 (mv) Fenolftaleiacutena K3[Fe(CN)6] aquoso

2 pontes salinas

Cobre Zinco

Voltiacutemetro

Fios de cobre

Ferro Chumbo

Objetivos

Observar o funcionamento de uma pilha seus catodos (onde ocorre reduccedilatildeo poacutelo positivo) seus anodos (onde ocorre a oxidaccedilatildeo poacutelo negativo da pilha) sua transferecircncia de eleacutetrons bem como em uma pilha em seacuterie

Verificar a reduccedilatildeo do oxigecircnio e zinco quando colocados ferro e cobre (e zinco) em soluccedilatildeo de ferricianeto Procedimentos

As vidrarias foram lavadas e secadas antes do iniacutecio da praacutetica 1) Montagem de Pilha

a) Pilha de Zinco e Cobre Zn(s)Zn2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Em um beacutecher de 100 mL foi colocado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL seguido de uma barra de cobre Em outro beacutecher de 100 mL foram adicionados uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL e uma barra de zinco Colocou-se a ponte salina de KNO3 para que houvesse a transferecircncia de eleacutetrons Fixou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro na posiccedilatildeo 20V e mediu-se a ddp da pilha Os resultados foram anotados b) Pilha de Chumbo e Cobre Pb(s)Pb2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Repetiu-se o procedimento anterior substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de chumbo A soluccedilatildeo de ZnSO4 tambeacutem foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de Pb(NO3)2 010 molL Prendeu-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Pb) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha Anotaram-se os resultados

c) Pilha de Zinco e Chumbo Zn(s)Zn2+ (010 molL)Pb2+ (010 molL)Pb(s)

Realizou-se o procedimento descrito anteriomente trocando-se a barra de cobre por um bastatildeo de zinco A soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Pb) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha e verificou-se os resultados d) Pilha de concentraccedilatildeo de Cobre Cu(s)Cu2+ (10x10-4 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) O experimento anterior foi novamente executado dessa vez substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de cobre A soluccedilatildeo de ZnSO4 foi trocada por uma soluccedilatildeo de CuSO4 10x10-4 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo sendo este o catodo ndash Cu mais concentrado (010 molL) e o preto no negativo (anodo ndash Cu mais diluiacutedo (10x10-4 molL)) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e anotou-se o valor da ddp e) Pilha em seacuterie Cobre Zinco Chumbo e Cobre Foram utilizados quatro beacutechers de 100 mL com soluccedilotildees em torno de 50 mL de cada eletrodo respectivo Um beacutecher com barra de cobre e soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda um beacutecher com soluccedilatildeo de zinco e bastatildeo de zinco outro com soluccedilatildeo de cobre e barra de cobre concentrado e por fim mias um com soluccedilatildeo de chumbo e barra de chumbo Foram introduzidas duas pontes salinas uma entre anodo e catodo (chumbo e cobre concentrado) e outra entre anodo e catodo (zinco e cobre diluiacutedo) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e foi anotado o valor apresentado pelo aparelho 2) Processos Eletroquiacutemicos em Soluccedilatildeo Salina a) Foram colocadas trecircs placas de Petri sobre a bancada Agrave primeira placa foi adicionada aacutegua destilada ateacute aproximadamente a metade e acrescentou-se algumas gotas de fenolftaleiacutena Agrave segunda placa foi adicionada o mesmo volume de aacutegua da primeira placa cinco gotas de fenolftaleiacutena e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Na terceira placa foi colocado NaCl 3 1 mL de ferricianeto e fenolftaleiacutena (aproximadamente 5 gotas) Feito isso foi adicionado a cada placa um pedaccedilo de latilde de accedilo Os resultados foram observados e anotados e concluiacutedos b) Em um beacutecher de 100 mL foi adicionado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo aquosa de NaCl 3 1 mL de fenolftaleiacutena (em torno de 8 gotas) e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Colocou-se um bastatildeo de cobre e um de ferro nesta soluccedilatildeo ligados por um fio de cobre Anotou-se os resultados referentes agraves observaccedilotildees c) Repetiu-se o procedimento do item b substuindo-se a barra de Cu por uma de Zn

Caacutelculos e Resultados

1 Montagem da pilha a) Pilha Zn (s) Zn2+

(aq) (010 molL) Cu2+(aq) (010 molL) Cu(s)

Semi-equaccedilotildees (segundo a tabela re potenciais padratildeo de reduccedilatildeo) Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0 (s) E

0= -076 V Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s) E

0= 034 V Equaccedilatildeo global Zn (s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu0

(s) Obs1 Contas necessaacuterias para saber qual dos eletrodos seraacute o anodo e qual seraacute o catodo porque as concentraccedilotildees das soluccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL o que faz invalidar a tabela de potenciais padratildeo de reduccedilatildeo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) (equaccedilatildeo de Nemst) E=03104V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= Ecatodo ndash Eanodo ∆E= 031- (-079)= 11V (Valor de tensatildeo teoacuterico)

Como o potencial de reduccedilatildeo do cobre eacute maior do que o do zinco ele vai se reduzir (catodo) e o zinco se oxidar (anodo)

No beacutequer onde ocorre a oxidaccedilatildeo aacutetomos de zinco se transformam em iacuteons zinco fazendo com que a barra seja corroiacuteda e que eleacutetrons sejam enviados para o beacutequer onde ocorre a reduccedilatildeo Esse envio de eleacutetrons permite a reduccedilatildeo dos iacuteons de cobre a cobre metaacutelico formando uma crosta ao redor da barra de cobre Obs 2 Durante a aula experimental natildeo foi possiacutevel observar a corrosatildeo na barra de zinco nem a formaccedilatildeo da crosta metaacutelica na barra de cobre provavelmente devido ao pouco tempo de contato entre os eletrodos atraveacutes do fio ligado ao multiacutemetro E isso ocorreu porque o grupo soacute possuiacutea um aparelho e tinha a necessidade do uso do mesmo para a realizaccedilatildeo dos demais experimentos Observaccedilatildeo essa que natildeo foi possiacutevel ser visualizada em nenhuma das pilhas (com uso de outros metais que natildeo os citados acima)

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Introduccedilatildeo

Eletroquiacutemica eacute o ramo da quiacutemica que estuda o uso das reaccedilotildees quiacutemicas associadas a eletricidade

De um modo geral subdivide-se em pilhas - reaccedilotildees espontacircneas geram eletricidade e eletroacutelise - eletricidade usada para ocorrer a reaccedilatildeo natildeo-espontacircnea

A pilha ou ceacutelula eletroquiacutemica eacute constituiacuteda de dois eletrodos no qual uma espeacutecie eacute

oxidada e cede eleacutetrons ao passo que o outro se reduz e recebe esses eleacutetrons Essa reaccedilatildeo redox permite fluxo de corrente eleacutetrica atraveacutes do circuito No eletrodo que acontece a oxidaccedilatildeo eacute chamado de anodo sendo este o poacutelo negativo da ceacutelula onde haacute reduccedilatildeo denomina-se catodo e constitui o poacutelo positivo A pilha de Daniell exemplifica o exposto acima usando a reaccedilatildeo entre cobre e zinco Neste experimento haacute dois beacutecheres um contendo uma barra de cobre mergulhada em soluccedilatildeo de iacuteons Cu2+ e no outro uma barra de zinco em soluccedilatildeo de iacuteons Zn2+ Os mesmos estatildeo ligados por um fio externo que conduz os eleacutetrons Aleacutem disso eacute utilizada uma ponte salina (tubo preenchido por eletroacutelitos em gelatina) entre os eletrodos para que haja equiliacutebrio de cargas pois sem a mesma fica impedido o escoamento de eleacutetrons

Esquema da pilha de Daniell A forccedila com que os eleacutetrons se movem numa pilha eacute chamada de forccedila eletromotriz ou fem e eacute medida em volts (V) A fem gerada pela ceacutelula eacute o potencial da pilha (E) e seu valor depende da concentraccedilotildees dos iacuteons temperatura e pressotildees parciais de gases caso estes estejam envolvidos na reaccedilatildeo Quando as espeacutecies presentes estatildeo a 1 molL a pressatildeo eacute de 1 atm e temperatura de 25degC a fem medida nessas condiccedilotildees representa o potencial padratildeo da pilha (Edeg) jaacute que esse eacute o estado padratildeo Para verificar o potencial de qualquer pilha coloca-se um voltiacutemetro ligado ao fio condutor O valor apresentado pelo voltiacutemetro eacute a diferenccedila entre os potenciais dos eletrodos da pilha e natildeo os valores individuais dos mesmos Eacute necessaacuterio entatildeo arbitrar o valor 0 a um eletrodo qualquer o escolhido foi o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio Consiste de um tubo de vidro contendo um fio de platina ligado a uma folha de platina inerte revestida o fio encontra imerso em soluccedilatildeo aacutecida (presenccedila de H+) e gaacutes H2 eacute bombeado para dentro do tubo A partir daiacute pode ser medido os potenciais padratildeo de outros eletrodos em referecircncia ao de hidrogecircnio Notaccedilatildeo das pilhas eletroquiacutemicas Zn(s)|Zn2+

(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s) onde | representa a interface entre o metal e sua soluccedilatildeo e || indica

a ponte salina

Materiais e reagentes

4 beacutecheres de 50 mL

ZnSO4 010 molL CuSO4 010 molL

1 beacutecher de 100 mL

CuSO4 1010-4 molL Pb(NO3)2 010 molL

3 placas de Petri

NaCl 3 (mv) Fenolftaleiacutena K3[Fe(CN)6] aquoso

2 pontes salinas

Cobre Zinco

Voltiacutemetro

Fios de cobre

Ferro Chumbo

Objetivos

Observar o funcionamento de uma pilha seus catodos (onde ocorre reduccedilatildeo poacutelo positivo) seus anodos (onde ocorre a oxidaccedilatildeo poacutelo negativo da pilha) sua transferecircncia de eleacutetrons bem como em uma pilha em seacuterie

Verificar a reduccedilatildeo do oxigecircnio e zinco quando colocados ferro e cobre (e zinco) em soluccedilatildeo de ferricianeto Procedimentos

As vidrarias foram lavadas e secadas antes do iniacutecio da praacutetica 1) Montagem de Pilha

a) Pilha de Zinco e Cobre Zn(s)Zn2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Em um beacutecher de 100 mL foi colocado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL seguido de uma barra de cobre Em outro beacutecher de 100 mL foram adicionados uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL e uma barra de zinco Colocou-se a ponte salina de KNO3 para que houvesse a transferecircncia de eleacutetrons Fixou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro na posiccedilatildeo 20V e mediu-se a ddp da pilha Os resultados foram anotados b) Pilha de Chumbo e Cobre Pb(s)Pb2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Repetiu-se o procedimento anterior substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de chumbo A soluccedilatildeo de ZnSO4 tambeacutem foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de Pb(NO3)2 010 molL Prendeu-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Pb) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha Anotaram-se os resultados

c) Pilha de Zinco e Chumbo Zn(s)Zn2+ (010 molL)Pb2+ (010 molL)Pb(s)

Realizou-se o procedimento descrito anteriomente trocando-se a barra de cobre por um bastatildeo de zinco A soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Pb) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha e verificou-se os resultados d) Pilha de concentraccedilatildeo de Cobre Cu(s)Cu2+ (10x10-4 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) O experimento anterior foi novamente executado dessa vez substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de cobre A soluccedilatildeo de ZnSO4 foi trocada por uma soluccedilatildeo de CuSO4 10x10-4 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo sendo este o catodo ndash Cu mais concentrado (010 molL) e o preto no negativo (anodo ndash Cu mais diluiacutedo (10x10-4 molL)) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e anotou-se o valor da ddp e) Pilha em seacuterie Cobre Zinco Chumbo e Cobre Foram utilizados quatro beacutechers de 100 mL com soluccedilotildees em torno de 50 mL de cada eletrodo respectivo Um beacutecher com barra de cobre e soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda um beacutecher com soluccedilatildeo de zinco e bastatildeo de zinco outro com soluccedilatildeo de cobre e barra de cobre concentrado e por fim mias um com soluccedilatildeo de chumbo e barra de chumbo Foram introduzidas duas pontes salinas uma entre anodo e catodo (chumbo e cobre concentrado) e outra entre anodo e catodo (zinco e cobre diluiacutedo) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e foi anotado o valor apresentado pelo aparelho 2) Processos Eletroquiacutemicos em Soluccedilatildeo Salina a) Foram colocadas trecircs placas de Petri sobre a bancada Agrave primeira placa foi adicionada aacutegua destilada ateacute aproximadamente a metade e acrescentou-se algumas gotas de fenolftaleiacutena Agrave segunda placa foi adicionada o mesmo volume de aacutegua da primeira placa cinco gotas de fenolftaleiacutena e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Na terceira placa foi colocado NaCl 3 1 mL de ferricianeto e fenolftaleiacutena (aproximadamente 5 gotas) Feito isso foi adicionado a cada placa um pedaccedilo de latilde de accedilo Os resultados foram observados e anotados e concluiacutedos b) Em um beacutecher de 100 mL foi adicionado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo aquosa de NaCl 3 1 mL de fenolftaleiacutena (em torno de 8 gotas) e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Colocou-se um bastatildeo de cobre e um de ferro nesta soluccedilatildeo ligados por um fio de cobre Anotou-se os resultados referentes agraves observaccedilotildees c) Repetiu-se o procedimento do item b substuindo-se a barra de Cu por uma de Zn

Caacutelculos e Resultados

1 Montagem da pilha a) Pilha Zn (s) Zn2+

(aq) (010 molL) Cu2+(aq) (010 molL) Cu(s)

Semi-equaccedilotildees (segundo a tabela re potenciais padratildeo de reduccedilatildeo) Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0 (s) E

0= -076 V Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s) E

0= 034 V Equaccedilatildeo global Zn (s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu0

(s) Obs1 Contas necessaacuterias para saber qual dos eletrodos seraacute o anodo e qual seraacute o catodo porque as concentraccedilotildees das soluccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL o que faz invalidar a tabela de potenciais padratildeo de reduccedilatildeo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) (equaccedilatildeo de Nemst) E=03104V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= Ecatodo ndash Eanodo ∆E= 031- (-079)= 11V (Valor de tensatildeo teoacuterico)

Como o potencial de reduccedilatildeo do cobre eacute maior do que o do zinco ele vai se reduzir (catodo) e o zinco se oxidar (anodo)

No beacutequer onde ocorre a oxidaccedilatildeo aacutetomos de zinco se transformam em iacuteons zinco fazendo com que a barra seja corroiacuteda e que eleacutetrons sejam enviados para o beacutequer onde ocorre a reduccedilatildeo Esse envio de eleacutetrons permite a reduccedilatildeo dos iacuteons de cobre a cobre metaacutelico formando uma crosta ao redor da barra de cobre Obs 2 Durante a aula experimental natildeo foi possiacutevel observar a corrosatildeo na barra de zinco nem a formaccedilatildeo da crosta metaacutelica na barra de cobre provavelmente devido ao pouco tempo de contato entre os eletrodos atraveacutes do fio ligado ao multiacutemetro E isso ocorreu porque o grupo soacute possuiacutea um aparelho e tinha a necessidade do uso do mesmo para a realizaccedilatildeo dos demais experimentos Observaccedilatildeo essa que natildeo foi possiacutevel ser visualizada em nenhuma das pilhas (com uso de outros metais que natildeo os citados acima)

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Materiais e reagentes

4 beacutecheres de 50 mL

ZnSO4 010 molL CuSO4 010 molL

1 beacutecher de 100 mL

CuSO4 1010-4 molL Pb(NO3)2 010 molL

3 placas de Petri

NaCl 3 (mv) Fenolftaleiacutena K3[Fe(CN)6] aquoso

2 pontes salinas

Cobre Zinco

Voltiacutemetro

Fios de cobre

Ferro Chumbo

Objetivos

Observar o funcionamento de uma pilha seus catodos (onde ocorre reduccedilatildeo poacutelo positivo) seus anodos (onde ocorre a oxidaccedilatildeo poacutelo negativo da pilha) sua transferecircncia de eleacutetrons bem como em uma pilha em seacuterie

Verificar a reduccedilatildeo do oxigecircnio e zinco quando colocados ferro e cobre (e zinco) em soluccedilatildeo de ferricianeto Procedimentos

As vidrarias foram lavadas e secadas antes do iniacutecio da praacutetica 1) Montagem de Pilha

a) Pilha de Zinco e Cobre Zn(s)Zn2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Em um beacutecher de 100 mL foi colocado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL seguido de uma barra de cobre Em outro beacutecher de 100 mL foram adicionados uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL e uma barra de zinco Colocou-se a ponte salina de KNO3 para que houvesse a transferecircncia de eleacutetrons Fixou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro na posiccedilatildeo 20V e mediu-se a ddp da pilha Os resultados foram anotados b) Pilha de Chumbo e Cobre Pb(s)Pb2+ (010 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) Repetiu-se o procedimento anterior substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de chumbo A soluccedilatildeo de ZnSO4 tambeacutem foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de Pb(NO3)2 010 molL Prendeu-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Cu) e o preto no negativo (anodo - Pb) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha Anotaram-se os resultados

c) Pilha de Zinco e Chumbo Zn(s)Zn2+ (010 molL)Pb2+ (010 molL)Pb(s)

Realizou-se o procedimento descrito anteriomente trocando-se a barra de cobre por um bastatildeo de zinco A soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Pb) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha e verificou-se os resultados d) Pilha de concentraccedilatildeo de Cobre Cu(s)Cu2+ (10x10-4 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) O experimento anterior foi novamente executado dessa vez substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de cobre A soluccedilatildeo de ZnSO4 foi trocada por uma soluccedilatildeo de CuSO4 10x10-4 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo sendo este o catodo ndash Cu mais concentrado (010 molL) e o preto no negativo (anodo ndash Cu mais diluiacutedo (10x10-4 molL)) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e anotou-se o valor da ddp e) Pilha em seacuterie Cobre Zinco Chumbo e Cobre Foram utilizados quatro beacutechers de 100 mL com soluccedilotildees em torno de 50 mL de cada eletrodo respectivo Um beacutecher com barra de cobre e soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda um beacutecher com soluccedilatildeo de zinco e bastatildeo de zinco outro com soluccedilatildeo de cobre e barra de cobre concentrado e por fim mias um com soluccedilatildeo de chumbo e barra de chumbo Foram introduzidas duas pontes salinas uma entre anodo e catodo (chumbo e cobre concentrado) e outra entre anodo e catodo (zinco e cobre diluiacutedo) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e foi anotado o valor apresentado pelo aparelho 2) Processos Eletroquiacutemicos em Soluccedilatildeo Salina a) Foram colocadas trecircs placas de Petri sobre a bancada Agrave primeira placa foi adicionada aacutegua destilada ateacute aproximadamente a metade e acrescentou-se algumas gotas de fenolftaleiacutena Agrave segunda placa foi adicionada o mesmo volume de aacutegua da primeira placa cinco gotas de fenolftaleiacutena e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Na terceira placa foi colocado NaCl 3 1 mL de ferricianeto e fenolftaleiacutena (aproximadamente 5 gotas) Feito isso foi adicionado a cada placa um pedaccedilo de latilde de accedilo Os resultados foram observados e anotados e concluiacutedos b) Em um beacutecher de 100 mL foi adicionado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo aquosa de NaCl 3 1 mL de fenolftaleiacutena (em torno de 8 gotas) e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Colocou-se um bastatildeo de cobre e um de ferro nesta soluccedilatildeo ligados por um fio de cobre Anotou-se os resultados referentes agraves observaccedilotildees c) Repetiu-se o procedimento do item b substuindo-se a barra de Cu por uma de Zn

Caacutelculos e Resultados

1 Montagem da pilha a) Pilha Zn (s) Zn2+

(aq) (010 molL) Cu2+(aq) (010 molL) Cu(s)

Semi-equaccedilotildees (segundo a tabela re potenciais padratildeo de reduccedilatildeo) Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0 (s) E

0= -076 V Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s) E

0= 034 V Equaccedilatildeo global Zn (s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu0

(s) Obs1 Contas necessaacuterias para saber qual dos eletrodos seraacute o anodo e qual seraacute o catodo porque as concentraccedilotildees das soluccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL o que faz invalidar a tabela de potenciais padratildeo de reduccedilatildeo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) (equaccedilatildeo de Nemst) E=03104V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= Ecatodo ndash Eanodo ∆E= 031- (-079)= 11V (Valor de tensatildeo teoacuterico)

Como o potencial de reduccedilatildeo do cobre eacute maior do que o do zinco ele vai se reduzir (catodo) e o zinco se oxidar (anodo)

No beacutequer onde ocorre a oxidaccedilatildeo aacutetomos de zinco se transformam em iacuteons zinco fazendo com que a barra seja corroiacuteda e que eleacutetrons sejam enviados para o beacutequer onde ocorre a reduccedilatildeo Esse envio de eleacutetrons permite a reduccedilatildeo dos iacuteons de cobre a cobre metaacutelico formando uma crosta ao redor da barra de cobre Obs 2 Durante a aula experimental natildeo foi possiacutevel observar a corrosatildeo na barra de zinco nem a formaccedilatildeo da crosta metaacutelica na barra de cobre provavelmente devido ao pouco tempo de contato entre os eletrodos atraveacutes do fio ligado ao multiacutemetro E isso ocorreu porque o grupo soacute possuiacutea um aparelho e tinha a necessidade do uso do mesmo para a realizaccedilatildeo dos demais experimentos Observaccedilatildeo essa que natildeo foi possiacutevel ser visualizada em nenhuma das pilhas (com uso de outros metais que natildeo os citados acima)

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

c) Pilha de Zinco e Chumbo Zn(s)Zn2+ (010 molL)Pb2+ (010 molL)Pb(s)

Realizou-se o procedimento descrito anteriomente trocando-se a barra de cobre por um bastatildeo de zinco A soluccedilatildeo de CuSO4 010 molL foi substituiacuteda por uma soluccedilatildeo de ZnSO4 010 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo (catodo - Pb) e o preto no negativo (anodo - Zn) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e mediu-se a ddp da pilha e verificou-se os resultados d) Pilha de concentraccedilatildeo de Cobre Cu(s)Cu2+ (10x10-4 molL)Cu2+ (010 molL)Cu(s) O experimento anterior foi novamente executado dessa vez substituindo-se o bastatildeo de zinco por uma barra de cobre A soluccedilatildeo de ZnSO4 foi trocada por uma soluccedilatildeo de CuSO4 10x10-4 molL Colocou-se o fio vermelho no eletrodo positivo sendo este o catodo ndash Cu mais concentrado (010 molL) e o preto no negativo (anodo ndash Cu mais diluiacutedo (10x10-4 molL)) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e anotou-se o valor da ddp e) Pilha em seacuterie Cobre Zinco Chumbo e Cobre Foram utilizados quatro beacutechers de 100 mL com soluccedilotildees em torno de 50 mL de cada eletrodo respectivo Um beacutecher com barra de cobre e soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda um beacutecher com soluccedilatildeo de zinco e bastatildeo de zinco outro com soluccedilatildeo de cobre e barra de cobre concentrado e por fim mias um com soluccedilatildeo de chumbo e barra de chumbo Foram introduzidas duas pontes salinas uma entre anodo e catodo (chumbo e cobre concentrado) e outra entre anodo e catodo (zinco e cobre diluiacutedo) Ligou-se o voltiacutemetro (20V) e foi anotado o valor apresentado pelo aparelho 2) Processos Eletroquiacutemicos em Soluccedilatildeo Salina a) Foram colocadas trecircs placas de Petri sobre a bancada Agrave primeira placa foi adicionada aacutegua destilada ateacute aproximadamente a metade e acrescentou-se algumas gotas de fenolftaleiacutena Agrave segunda placa foi adicionada o mesmo volume de aacutegua da primeira placa cinco gotas de fenolftaleiacutena e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Na terceira placa foi colocado NaCl 3 1 mL de ferricianeto e fenolftaleiacutena (aproximadamente 5 gotas) Feito isso foi adicionado a cada placa um pedaccedilo de latilde de accedilo Os resultados foram observados e anotados e concluiacutedos b) Em um beacutecher de 100 mL foi adicionado em torno de 50 mL de soluccedilatildeo aquosa de NaCl 3 1 mL de fenolftaleiacutena (em torno de 8 gotas) e 1 mL de ferricianeto de potaacutessio Colocou-se um bastatildeo de cobre e um de ferro nesta soluccedilatildeo ligados por um fio de cobre Anotou-se os resultados referentes agraves observaccedilotildees c) Repetiu-se o procedimento do item b substuindo-se a barra de Cu por uma de Zn

Caacutelculos e Resultados

1 Montagem da pilha a) Pilha Zn (s) Zn2+

(aq) (010 molL) Cu2+(aq) (010 molL) Cu(s)

Semi-equaccedilotildees (segundo a tabela re potenciais padratildeo de reduccedilatildeo) Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0 (s) E

0= -076 V Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s) E

0= 034 V Equaccedilatildeo global Zn (s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu0

(s) Obs1 Contas necessaacuterias para saber qual dos eletrodos seraacute o anodo e qual seraacute o catodo porque as concentraccedilotildees das soluccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL o que faz invalidar a tabela de potenciais padratildeo de reduccedilatildeo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) (equaccedilatildeo de Nemst) E=03104V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= Ecatodo ndash Eanodo ∆E= 031- (-079)= 11V (Valor de tensatildeo teoacuterico)

Como o potencial de reduccedilatildeo do cobre eacute maior do que o do zinco ele vai se reduzir (catodo) e o zinco se oxidar (anodo)

No beacutequer onde ocorre a oxidaccedilatildeo aacutetomos de zinco se transformam em iacuteons zinco fazendo com que a barra seja corroiacuteda e que eleacutetrons sejam enviados para o beacutequer onde ocorre a reduccedilatildeo Esse envio de eleacutetrons permite a reduccedilatildeo dos iacuteons de cobre a cobre metaacutelico formando uma crosta ao redor da barra de cobre Obs 2 Durante a aula experimental natildeo foi possiacutevel observar a corrosatildeo na barra de zinco nem a formaccedilatildeo da crosta metaacutelica na barra de cobre provavelmente devido ao pouco tempo de contato entre os eletrodos atraveacutes do fio ligado ao multiacutemetro E isso ocorreu porque o grupo soacute possuiacutea um aparelho e tinha a necessidade do uso do mesmo para a realizaccedilatildeo dos demais experimentos Observaccedilatildeo essa que natildeo foi possiacutevel ser visualizada em nenhuma das pilhas (com uso de outros metais que natildeo os citados acima)

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Caacutelculos e Resultados

1 Montagem da pilha a) Pilha Zn (s) Zn2+

(aq) (010 molL) Cu2+(aq) (010 molL) Cu(s)

Semi-equaccedilotildees (segundo a tabela re potenciais padratildeo de reduccedilatildeo) Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0 (s) E

0= -076 V Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s) E

0= 034 V Equaccedilatildeo global Zn (s) + Cu2+

(aq) Zn2+(aq) + Cu0

(s) Obs1 Contas necessaacuterias para saber qual dos eletrodos seraacute o anodo e qual seraacute o catodo porque as concentraccedilotildees das soluccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL o que faz invalidar a tabela de potenciais padratildeo de reduccedilatildeo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) (equaccedilatildeo de Nemst) E=03104V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= Ecatodo ndash Eanodo ∆E= 031- (-079)= 11V (Valor de tensatildeo teoacuterico)

Como o potencial de reduccedilatildeo do cobre eacute maior do que o do zinco ele vai se reduzir (catodo) e o zinco se oxidar (anodo)

No beacutequer onde ocorre a oxidaccedilatildeo aacutetomos de zinco se transformam em iacuteons zinco fazendo com que a barra seja corroiacuteda e que eleacutetrons sejam enviados para o beacutequer onde ocorre a reduccedilatildeo Esse envio de eleacutetrons permite a reduccedilatildeo dos iacuteons de cobre a cobre metaacutelico formando uma crosta ao redor da barra de cobre Obs 2 Durante a aula experimental natildeo foi possiacutevel observar a corrosatildeo na barra de zinco nem a formaccedilatildeo da crosta metaacutelica na barra de cobre provavelmente devido ao pouco tempo de contato entre os eletrodos atraveacutes do fio ligado ao multiacutemetro E isso ocorreu porque o grupo soacute possuiacutea um aparelho e tinha a necessidade do uso do mesmo para a realizaccedilatildeo dos demais experimentos Observaccedilatildeo essa que natildeo foi possiacutevel ser visualizada em nenhuma das pilhas (com uso de outros metais que natildeo os citados acima)

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Ao se montar a referida pilha no laboratoacuterio o valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro foi de 105 V Erro 110 V _______ 100 005 V________ X X= 45 de erro experimental Obs 3 Esse erro provavelmente ocorreu devido ao uso continuo das soluccedilotildees pelos grupos tornando suas concentraccedilotildees diferentes das esperadas ou ateacute mesmo pela oxidaccedilatildeo do metal exposto ao ar (por isso se fez necessaacuterio o lixamento do metal por um pequeno pedaccedilo de bombril) Isso justifica o erro observado em todas as pilhas montadas b) Pilha Pb(s) Pb2+(010molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Equaccedilatildeo global Pb0

(s)+ Cu2+(aq) Pb2+

(aq) + Cu0(s)

Como as concentraccedilotildees utilizadas eram diferentes de 1molL foi preciso fazer caacutelculos (equaccedilatildeo de Nemst) para descobrir que eletrodo seraacute o anodo e qual seraacute o catodo Cu E= 034 ndash (005922)log(1010) E=03104V (catodo) Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596 (anodo) ∆E=031 ndash (-016)= 047V (valor de tensatildeo teoacuterico) Devido ao eletrodo de chumbo possuir valor de potencial menor que o de cobre ele vai ser o anodo ou seja vai se oxidarJaacute o eletrodo de cobre vai ser o catodo vai se reduzir Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo voltiacutemetro 046V Erro 047V _______100 001V _______ x X=213 de erro experimental

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

c) Pilha Zn(s)Zn2+(010molL) Pb2+(010molL) Pb(s) Semi-equaccedilotildees Pb2+

(aq) + 2 eminus Pb0(s)

E0= -013 V Zn2+

(aq) + 2 eminus Zn0(s)

E0= -076 V Equaccedilatildeo global Zn0

(s) + Pb2+(aq) Zn2+

(aq) + Pb0(s)

Como as concentraccedilotildees eram diferentes de 1molLfoi necessaacuterio o uso da equaccedilatildeo de Nemst para descobrir os potenciais dos eletrodos Pb E= -013 ndash (005922)log(1010) E= - 01596V (catodo) Zn E= - 076 ndash (005922)log(1010) E= -07896V (anodo) ∆E= -016 ndash (-079)= 063V (valor teoacuterico) Como o eletrodo de chumbo possui o maior valor de potencial de reduccedilatildeo eacute nele que vai ocorrer a reduccedilatildeo ou seja ele vai ser o catodoJaacute no eletrodo de zinco o que vai ocorrer eacute a oxidaccedilatildeo do mesmo fazendo com que ele seja o anodo

Valor de tensatildeo verificado experimentalmente pelo multiacutemetro060V Erro 063V_______100 003V_______ X X=476 de erro experimental d) Pilha de concentraccedilatildeo Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Cu2+(010molL) Cu(s) Semi-equaccedilotildees Cu2+

(aq) + 2 eminus Cu0(s)

E0= 034V Equaccedilatildeo global Cu0

(s)+ Cu2+(aq) (1010-4molL) Cu2+

(aq) (010molL)+ Cu0 (s)

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Pela equaccedilatildeo de Nemst Cu (1010-4 molL) E=034 ndash(005922)log1010 E= 03104V Cu (010molL) E=034 ndash (005922)log110-4 E=02216V Obs 1 como os dois eletrodos satildeo de cobre o ∆E0=0 O ∆E vai ser igual a ∆E= 0 ndash (005922)log10-4010 ∆E= 009V Obs2 A soluccedilatildeo de cobre menos concentrada vai ser o anodo e a soluccedilatildeo mais concentrada vai ser o catodo

Isso vai ocorrer porque a soluccedilatildeo onde a concentraccedilatildeo de iacuteons cobre eacute menor vai ocorrer a oxidaccedilatildeo da barra de metal fazendo com que a quantidade de iacuteons aumente para atingir um equiliacutebrio com o eletrodo de soluccedilatildeo concentrada Essa soluccedilatildeo de cobre a 10 10-4 molL eacute incolor e a soluccedilatildeo de cobre cuja concentraccedilatildeo eacute de 010molL possui coloraccedilatildeo azuladaAlgum tempo depois de ligada a pilha a soluccedilatildeo que de iniacutecio era incolor comeccedila a assumir uma coloraccedilatildeo em tom de azul devido aacute oxidaccedilatildeo do cobre Obs3 Na aula experimental devido ao pouco tempo de permanecircncia da pilha ligada natildeo foi possiacutevel observar essa mudanccedila de cor que era esperada mas foi possiacutevel verificar atraveacutes do multiacutemetro que realmente passa corrente eleacutetrica e que os eletrodos funcionam da maneira prevista teoricamente Valor de tensatildeo obtido experimentalmente pelo multiacutemetro008V Erro 009V______100 001V______ X X=111 de erro experimental

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

e) Pilha em seacuterie Pilha principal Zn(s)Zn2+(010molL) Cu2+

(aq)(010molL) Cu(s)

Ecobre(010 molL)=031V (catodo) Ezinco (010 molL) = - 079V (anodo) Pilha secundaacuteria Pb(s) Pb2+(010molL) Cu(s) Cu2+(10 x 10-4 molL) Ecobre (1010

-4molL)=022V (catodo)

Echumbo (010 molL) = - 016V (anodo) Pilha total = Pilha principal + pilha secundaacuteria

∆E pilha principal = E catodo ndash E anodo = 031 ndash (-079) = 11V ∆E pilha secundaacuteria = E catodo ndash E anodo = 022 ndash (-016) = 038V ∆E pilha total = ∆E pilha principal + ∆E pilha secundaacuteria = 11V + 038V = 148V (valor teoacuterico de tensatildeo) Valor de tensatildeo verificado pelo multiacutemetro 147V Erro 148V________100 001V________ X X= 068 de erro experimental Obs esse procedimento foi feito duas vezes porque a primeira vez o erro experimental estava dando muito alto o grupo entatildeo refez a soluccedilatildeo de cobre diluiacuteda pois era a mais provaacutevel de ter sua concentraccedilatildeo alterada apoacutes o tempo utilizado e o grupo lixou mais as barras de metaisApoacutes isso o grupo refez e obteve ecircxito com um erro experimental menor do que 1 2 Processos eletroquiacutemicos em soluccedilotildees salinas

a)

Na primeira placa de petri onde se colocou aacutegua e fenolftaleiacutena natildeo ocorreu nada pois o tempo foi insuficiente O esperado era que ao redor do bombril ficasse com uma coloraccedilatildeo um pouco rosa que eacute a fenolftaleiacutena indicando que o meio ficou baacutesico o que ocorre com a reduccedilatildeo da aacutegua ou do oxigecircnio

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

Janeiro LTC ndash Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos SA 1986

bull httpmeusitemackenziecombrsoniafalApostila1a15pdf 120908 agraves 1749 bull httpwwwcqufamedubrbateriaHistoria_Bateria_daniellhtml 120908 agraves 1836

Quem se oxida Fe2

+(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Apoacutes analisar os potenciais dos elementos envolvidos pode-se concluir que eacute o oxigecircnio contido na aacutegua que se reduz pois tem potencial menor que o da aacutegua e o ferro que se oxida Essa coloraccedilatildeo rosa eacute muito pequena porque a quantidade de oxigecircnio contido na aacutegua eacute muito pequena

Na segunda placa de petri contendo aacutegua fenolftaleiacutena e 10 mL de ferricianeto de potaacutessio a reaccedilatildeo de reduccedilatildeo do oxigecircnio foi indicada pelo fenolftaleiacutena atraveacutes da formaccedilatildeo de uma coloraccedilatildeo rosa na parte central do bombril e a de oxidaccedilatildeo do ferro pelo ferricianeto (que indica a presenccedila de Fe2+) fazendo com que se formasse o ldquoazul-da-pruacutessiardquo ao redor do pedaccedilo de bombril

Possiacuteveis reduccedilotildees 2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V Quem se oxida Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Equaccedilatildeo global 2Fe0

(s) + O2(g) +2H2O 2Fe2+(aq) + 4OH-

Equaccedilatildeo que indica a formaccedilatildeo de Fe2+ 3Fe2+ + 2Fe(CN)6

-3 (verde- amarelado fluorescente) Fe3[Fe(CN)6]2 (azul da Pruacutessia) Novamente eacute o oxigecircnio que se reduz e essa reaccedilatildeo ocorreu mais raacutepido que a primeira (o grupo conseguiu visualizar) O ferricianeto indicou a oxidaccedilatildeo do ferro e essa passagem de eleacutetrons fez com que o oxigecircnio se reduzisseIsso pocircde ser comprovado porque ficou mais azulado ao redor do pedaccedilo de bombril local onde o ferro se oxida e mais no seu interior foi possiacutevel a visualizaccedilatildeo da coloraccedilatildeo rosa que foi a reduccedilatildeo do oxigecircnio nessa regiatildeo de ldquocapturardquo de eleacutetrons pelo oxigecircnio

Na terceira placa de petri o azul ao redor do bombril foi mais intenso e rosa no seu interior tambeacutemAs reaccedilotildees que ocorreram foram as mesmas que nas placas anteriores poreacutem aconteceram mais raacutepido porque existiam eletroacutelitos (iacuteons de NaCl dissociados) que fazem com que os eleacutetrons sejam ldquotransportadosrdquo com mais facilidade estavam funcionando analogamente a um fio de cobre fazendo o transporte dos eleacutetrons vindo do anodo (no caso o ferro) e indo para o catodo (no caso o oxigecircnio)

b) Ferro e cobre (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044 (anodo)

Cu2+(aq) + 2 eminus Cu0

(s) E0= 034V

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

bull ATKINS Peter e JONES Loretta Princiacutepios de Quiacutemica 3ordf ediccedilatildeo Porto Alegre Bookman 2006

bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

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2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Por ter maior potencial o ferro eacute quem vai se reduzir Isso foi realmente o que aconteceu na aula experimental Ao redor da barra de ferro formou-se uma coloraccedilatildeo bastante azulada (indicaccedilatildeo de presenccedila de Fe2+ pelo ferricianeto) e ao redor da barra de zinco uma coloraccedilatildeo rosada foi formada indicando a reduccedilatildeo de oxigecircnio Eacute o oxigecircnio que se reduz pois ele possui potencial de reduccedilatildeo (E0=040V) maior do que a barra de cobre Ou seja nesse caso a barra de zinco apenas serviu para fazer o transporte dos eleacutetrons na oxidaccedilatildeo do ferro c)Ferro e Zinco (em um uacutenico beacutequer) semi-reaccedilotildees Fe2+

(aq) + 2e- Fe(s) E0= - 044

Zn2+(aq) + 2 eminus Zn0

(s) E0= -076 V (anodo)

2H2O + 2e- H2(g)+ 2OH- E0= - 083V O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- E0= 040V (catodo) Ao observar os potenciais acima descritos pode se concluir que espeacutecie se oxidaraacute e qual se reduziraacuteNo caso o oxigecircnio se reduz e o zinco se oxida Isso foi o que realmente ocorreu durante a realizaccedilatildeo do experimento Ao redor da barra de zinco se formou uma coloraccedilatildeo de um rosa muito intenso indicando a reduccedilatildeo do oxigecircnio devido agrave oxidaccedilatildeo da barra de zincoNessa situaccedilatildeo o papel do ferro se inverteu nesse momento foi atraveacutes dele que os eleacutetrons eram transportados ele estava no beacutequer apenas para a realizaccedilatildeo desse transporte eletrocircnico ObsOs experimentos 2b e 2c estavam num beacutequer que continha soluccedilatildeo de NaCl 3 + ferricianeto de potaacutessio + fenolftaleiacutena Obs2 Como foi dito anteriormente a presenccedila desse eletroacutelito (NaCl) agiliza o processo pois o transporte eletrocircnico fica mais facilitado de ocorrer jaacute que o meio eacute iocircnico as cargas tem mais liberdade de movimento Conclusatildeo

Foi possiacutevel reforccedilar os conceitos aprendidos nas aulas teoacutericas apoacutes a realizaccedilatildeo dessa aula praacutetica Conseguiu-se entender mais nitidamente como ocorrem os processos de oxidaccedilatildeo e reduccedilatildeo e o quanto isso eacute comum Obteve-se clara visualizaccedilatildeo do funcionamento de uma pilha assim como os eleacutetrons e a corrente satildeo transportados

Alguns erros jaacute eram esperados no entanto os experimentos foram executados com bastante proveito podendo afirmar que utilizaram-se as teacutecnicas forma correta

Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

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Esquemas

Pilha em seacuterie

Processos eletroquiacutemicos em soluccedilatildeo salina

Etapas a1 e a2

Etapa a3

Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

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Ferro e zinco imersos em ferricianeto

Identificaccedilatildeo de Fe2+

atraveacutes de ferricianeto

Bibliografia

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bull BRADY James E e HUMISTON Gerard Quiacutemica Geral vol 2 2ordfediccedilatildeo Rio de

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