Reações de reações de oxidação-redução

Resumo

Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell (1790-1845) modificou a pilha de Volta, utilizando, ao invés de soluções ácidas, soluções de sais, tornando assim a experiência menos perigosa.

A pilha de Daniell funciona a partir de dois eletrodos interligados onde cada eletrodo é um sistema constituído por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.

Daniell percebeu que se fizesse uma interligação entre dois eletrodos de metais diferentes, o metal mais reativo, iria transferir seus elétrons para o cátion do metal menos reativo em vez de transferi-los para seus próprios cátions em solução.

Sempre que metais de reatividades diferentes são imersos em soluções que contêm íons, é possível observar que no sistema se estabelece um circuito elétrico e o sentido da movimentação dos elétrons é do metal mais reativo – o redutor - para o menos reativo - o oxidante.

Como o zinco metálico é mais reativo que o cobre, se os eletrodos de zinco e de cobre forem interligados através de um fio condutor, o zinco metálico irá transferir seus elétrons para o cátion cobre, Cu2+(aq), em vez de transferi-los para o cátion zinco, Zn2+(aq).

Deste modo se estabelece uma passagem de corrente elétrica pelo fio condutor que poderá ser detectada ao adaptar uma lâmpada a este fio e interligarmos os eletrodos.

Objetivos

Observar as reações de óxido-redução e a produção de energia elétrica da pilha de Daniell, verificar que a ligação de pilhas em série soma as voltagens. Identificar os eletrodos de uma pilha (catodo e anodo), e os pólos positivo e negativo de uma pilha.

Introdução teórica

As reações de óxido-redução são aquelas em que o Nox de pelo menos uma das espécies envolvidas no processo sofre alteração. Normalmente, uma das espécies sofre oxidação enquanto a outra sofre redução. Se o elemento tem seu Nox aumentado algebricamente, então ele sofre oxidação; se ele tem seu Nox diminuído algebricamente, então ele sofre redução. Por exemplo:

Zn (s) → Zn²+ (aq) + 2e-

O zinco metálico teve seu Nox aumentado de zero (Zn) para +2 (Zn²+), portanto, sofreu oxidação.

Cu²+ (aq) + 2e- → Cu (s)

O íon do cobre teve seu Nox diminuído de +2 (Cu²+) para zero (Cu); portanto, sofreu redução.

“Uma pilha ou bateria (associação de pilhas) é um dispositivo no qual uma reação química de óxido-redução produz energia elétrica.”

A primeira pilha de Daniell, contituída em 1836, apresentava um esôfago de boi no lugar da ponte salina, com a finalidade de separar duas soluções salinas. Como a ponte salina é difícil de ser montada e o esôfago de boi é difícil de ser encontrado e seu manuseio é desegradável, vamos usar um recipiente de porcelana não vitrificada (placa porosa), com a mesma finalidade.

No béquer temos um placa dezinco metálica imersa em uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4 → Zn²+ (aq) + SO4²- (aq)). E no copo de porcelana temos uma placa de cobre metálico imerso em uma solução se sulfato de cobre II (CuSO4 → Cu²+ (aq) + SO4²- (aq)).

Os dois compartimentos (chamados de eletrodos) são ligados por um fio externo por onde irão circular os elétrons e por meio da ponte salina.

Uma vez fechado o circuito, o zinco começa a oxidar-se e os íons do cobre a reduzirem-se. os dois processos ocorrem simultaneamente, e podem ser representados como semi-reações de oxidação e redução.

A função da ponte salina é manter a neutralidade de carga nos dois eletrodos. Os ânios vão para o eletrodo em que ocorre a oxidação, e os cátios para o eletrodo em que ocorre a redução. Isto permite o fluxo normal dos elétrons.

Parte Experimental

Com a solução de sulfato de cobre (CuSO4 0,1 mol/l) no copo de porcelana e a solução de sulfato de zinco (ZnSO4 0,1 mol/l) no béquer de 100ml, foi medido com o auxílio de um multímetro a voltagem de 1,07 Volts através dos eletrodos (placa de zinco e cobre mergulhados na solução).

Questões para o relatório

1. Sendo dadas as equações das semi-reações,com seus potencias padrão:

Zn²+ (aq) + 2e- → Zn (s) E0 red = -0,76 V

Cu²+ (aq) + 2e- → Cu (s) E0 red = 0,34 V

a). No eletrodo de Zn ocorre redução ou oxidação? Escreva a equação correspondente.

Resposta: No eletrodo de Zn (zinco) ocorre oxidação, ou seja, perda de elétrons.

Zn (s) → Zn²+ (aq) + 2e-.

b). Esse eletrodo é o polo positivo ou polo negativo?

Resposta: O eletrodo de ZN (zinco) tem o polo negativo.

c). Esse eletrodo é o anodo ou catodo?

Resposta: O eletrodo de ZN (zinco) é um anodo.

d).