IDENTIFICAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS EM REAÇÕES REDOX

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

PRÁTICA 4

IDENTIFICAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS EM REAÇÕES REDOX

ARÍCIA GOMES BARTHON DA MOTTA - 201336503-7

Relatório de aula experimental, apresentado como parte da avaliação na disciplina Corrosão (IT313), do Curso de Engenharia de Materiais, da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

Professora Drª Fabíola Oliveira da Cunha

SEROPÉDICA

2018

SUMÁRIO

1  INTRODUÇÃO TEÓRICA        1

2 OBJETIVOS        4

3 MATERIAIS E MÉTODOS        5

    3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS        5

    3.2 MÉTODOS        5

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO        6

5 CONCLUSÃO        11

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        12

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Quando dois metais ou ligas diferentes estão em contato e imersos num mesmo eletrólito, temos uma pilha de eletrodos metálicos diferentes, o que chamamos de pilha galvânica.

Na Pilha galvânica o metal mais ativo na tabela de potencial de eletrodo é o que funciona como anodo na pilha, ou seja, perde elétrons, sofrendo corrosão. Enquanto isso, no catodo, ocorre a reação de redução (ganho de elétrons).

Um exemplo de pilha galvânica pode ser observado na imagem 1, onde tem-se ferro em contato metálico com cobre e ambos imersos em um eletrólito, como água salgada. Na imagem 1 também pode ser observado o sentido de transferência de elétrons, que vai do ferro para o cobre, ou seja, do anodo para o catodo.

Figura1: Pilha galvânica entre ferro e cobre[pic 2]

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Fonte: Adaptado de GENTIL (2014)

Basicamente uma pilha eletrolítica possui os seguintes componentes:

1. Catodo: Eletrodo onde a corrente elétrica sai do eletrólito ou o eletrodo no qual as cargas negativas provocam reações de redução.
2. Anodo: Eletrodo no qual a corrente elétrica, na forma de íons metálicos positivos, entra no eletrólito. Eletrodo que sofre oxidação, sendo corroído.
3. Eletrólito: Condutor contendo íons que transportam a corrente elétrica do catodo para o anodo.
4. Circuito metálico: Ligação metálica entre o anodo e o catodo por onde escoam os elétrons, do anodo para o catodo.

A pilha é caracterizada por uma diferença de potencial entre seus eletrodos, em circuito aberto. Esta diferença de potencial é denominada força eletromotriz.

Segundo a convenção mais usada pela IUPAC, a diferença de potencial pode ser determinada da seguinte forma:

        Epilha = Ecatodo – Eanodo        (Eq.1)

Sendo, Ecatodo e Eanodo os potenciais de redução dos eletrodos.

Os valores de potenciais são adquiridos com o auxílio da tabela de potenciais.

Tabela1: Tabela de potenciais-padrão de redução[pic 7]

Fonte: http://educacao.globo.com

A tabela de potenciais padrões foi estabelecida apenas para condições padronizadas, isto é, meia pilha ou eletrodo sempre constituído de um metal em contato com a solução 1M de seus íons a 298 K e 1 atm. Logo, se essas condições mudarem, os valores de potenciais serão alterados.

Para a determinação de potenciais fora das condições padronizadas emprega-se a equação de Nernst.

Considerando a reação química numa pilha com Aa + Bb → Cc + Dd. A força eletromotriz é dada pela equação de Nernst, equação 2 e 3.

        E = E0 – (0,0591/n) log (acC x adD / aaA x abB)        (Eq.2)

Ou

        E = E0 + (0,0591/n) log (aaA x abB / acC x adD)        (Eq.3)

Onde:

aA = Atividades da substância A no estado oxidado;

aB= Atividades da substância B no estado oxidado;

aC = Atividades da substância C no estado reduzido;

aD= Atividades da substância D no estado reduzido.

Pela equação de Nernst temos que uma diferença de potencial entre dois eletrodos só aparece quando:

1. Os eletrodos são constituídos de diferentes substâncias e possuem, portanto, diferentes potenciais. (Pilha de eletrodos metálicos diferentes ou pilha galvânica);
2. Os eletrodos são da mesma substância, mas as soluções contêm atividades diferentes. (Pilha de concentração);
3. Os eletrodos são da mesma substância e as soluções contêm atividades iguais, mas os eletrodos estão submetidos a diferentes pressões parciais de substâncias gasosas. (Pilha de concentração);
4. Os eletrodos estão a temperaturas diferentes: A diferença de temperatura altera o fator 0,0591 que só é valido para temperatura de 25ºC. (Pilha de temperaturas diferentes).

1. OBJETIVOS

O objetivo geral do experimento é a observação das reações redox, verificando quais substâncias foram geradas e quais substâncias foram consumidas no eletrodo de um processo redox.

O objetivo específico é, ao analisar o comportamento das reações redox entre os pares Zn/Fe, Zn/Cu e Fe/Cu, também identificar o catodo e o anodo de uma pilha galvânica, medir a diferença de potencial experimental gerada por uma pilha galvânica, comparando com a diferença de potencial teórica e analisar os mecanismos, reações e semiequações em processos redox.

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