Eletroquímica- Pilhas

Disciplina: Química Geral - Prática Curso: Eng. Civil e

Eng. De Petróleo e Gás

Campus:

Cabo Frio Semestre-Letivo/Ano: 2014.1 Período: 02

Professora: Bárbara Costa

ALUNO/GRUPO:

Fernanda Antinarelli Barcel

Giovana Gomes da Silva Beliene Vila

Marina Aparecida Barbosa de Souza

Ramon Gaspar dos Santos

Valclei Pereira

PRÁTICA No: 12 TÍTULO DA PRÁTICA:

Pilhas Eletroquímicas

OBJETIVO:

- Comparar os valores práticos e teóricos dos Eº de algumas pilhas.

REAGENTES:

• CuSO4;

• KCl;

• Pb(NO3)2;

• Placas metálicas: Zn, Pb, Cu;

• ZnSO4.

EQUIPAMENTOS E VIDRARIAS:

• Algodão;

• Becker;

• Multímetro;

• Tudo em “U”.

INTRODUÇÃO:

Reações químicas podem produzir correntes elétricas e correntes elétricas podem produzir reações químicas de óxido-redução. Temos então:

Pilhas, baterias e acumuladores - são dispositivos que produzem corrente elétrica por intermédio de uma reação espontânea de óxido-redução.

Eletrólise - é o processo de obtenção de uma reação de óxido-redução por meio de uma corrente elétrica.

Desse modo chamamos de Eletroquímica a tendência das substâncias de perder ou doar elétrons, visando o equilíbrio. Reações de oxi-redução tanto podem gerar corrente elétrica, como serem iniciadas por uma corrente elétrica. Esta última recebe o nome especial de eletrólise, e a primeira é responsável pelos dispositivos conhecidos como pilhas, baterias e acumuladores. Essas reações podem ocorrer de duas formas que são fisicamente muito distintas. Em uma delas, a reação é desenvolvida colocando-se o oxidante e o redutor em contato direto, em um recipiente adequado. Na segunda forma, areação é realizada em uma célula eletroquímica na qual os reagentes não estão em contato direto uns com os outros.

Em 1836, John Frederic Daniell criou um tipo de pilha que ficou conhecida como Pilha de Daniell, usando zinco e cobre metálicos e soluções de sulfato de cobre e de zinco. Esta pilha foi rapidamente incorporada pelos Ingleses e Americanos em seus sistemas telegráficos.

No presente relatório iremos comparar experimentalmente os valores práticos e teóricos dos Eº de algumas pilhas, que ilustra os fenômenos elétricos de uma reação de oxi-redução com formação de íons.

FUNDAMENTOS:

A pilha ou célula eletroquímica é constituída de dois eletrodos no qual uma espécie é oxidada e cede elétrons, ao passo que o outro se reduz e recebe esses elétrons. Essa reação redox permite o fluxo de corrente elétrica através do circuito.

As células galvânicas ou voltaicas armazenam energia elétrica. As baterias são geralmente feitas de várias dessas células conectadas em uma única célula. Nessas células, as reações que ocorrem nos eletrodos tendem a prosseguir espontaneamente e produzem um fluxo de elétrons do ânodo para o cátodo através de um condutor externo.

Na pilha de Daniell, o eletrodo de cobre metálico, que recebe elétrons, é chamado de cátodo ou terminal positivo, e a lâmina de zinco, que cede elétrons, é o ânodo ou terminal negativo.

A pilha de Daniell é construída usando-se um eletrodo de zinco metálico, que é embebido numa solução de sulfato de zinco, e um eletrodo de cobre metálico, que é então embebido numa solução de sulfato cúprico. As duas soluções são postas em contato através de uma superfície porosa, de modo que não se misturem, mas íons possam atravessá-la. Alternativamente, uma ponte salina, que pode ser um tubo em formato de “U” contendo em seu interior uma solução salina, tipo NaCl, KCl (o mais utilizado) ou NH4NO3 fechado por material poroso, interligando as soluções de sulfato cúprico e de zinco. A função da ponte salina é permitir a migração de íons de uma solução para a outra, de modo que o número de íons positivos e negativos na solução de cada eletrodo permaneça em equilíbrio, prolongando o funcionamento da pilha por mais tempo. A ponte salina permite a passagem dessas cargas entre as soluções ou eletrólitos. Então a condução de eletricidade de uma solução eletrolítica para a outra ocorre pela migração de íons potássio presentes na ponte para uma direção e íons cloreto para a outra. Portanto, o contato direto entre o cobre metálico e os íons zinco é evitado.

Os dois eletrodos são ligados através de fios a um voltímetro ou outro equipamento, que fará a detecção ou uso da corrente elétrica gerada pela pilha.

No eletrodo de cobre (Cu) (catodo):

No catodo ocorre a redução.

No eletrodo de zinco (Zn) (anodo):

No anodo ocorre a oxidação.

Por convenção internacional a reação de uma pilha é:

Potenciais de oxidação e de redução

Na pilha de Daniell, os eletrodos são de zinco e de cobre e notamos que o zinco sofre oxidação, ou seja, doa elétrons para o cobre, sendo, portanto, o ânodo. O eletrodo de cobre, por sua vez, funciona como o cátodo, recebendo elétrons e se reduzindo.

A tendência de sofrer redução funciona da seguinte maneira:

Zinco < Cobre < Prata

Assim, essa capacidade de sofrer redução é chamada de Potencial de Redução (Ered). Visto que esse valor depende da pressão, temperatura