ELETROQUÍMICA DE EQUILÍBRIO PILHAS E ELETRÓLISE

1. OBJETIVOS

• Construir a pilha de Daniell;

• Verificar a influência de íons no potencial da pilha e a relação da concentração com o potencial;

• Identificar os processos eletroquímicos e investigar reações de eletrólise.

2. INTRODUÇÃO

Pilhas eletroquímicas são sistemas que produzem corrente contínuas e baseiam-se nas diferentes tendências para ceder e receber elétrons das espécies químicas.

A pilha de Daniell é constituída de uma placa de zinco em uma solução de ZnSO4 e uma placa de cobre em uma solução de CuSO4. As duas soluções são ligadas por uma ponte salina. Essa ponte é constituída de um tubo de vidro em U contendo uma solução aquosa concentrada de um sal bastante solúvel, como o cloreto de potássio, por exemplo e as extremidades do tubo são revestidas com um algodão.

A eletrólise é um processo que separa os elementos químicos de um composto através do uso da eletricidade. De maneira sumária, procede-se primeiro à decomposição (ionização ou dissociação) do composto em íons e, posteriormente, com a passagem de uma corrente contínua através destes íons, são obtidos os elementos químicos. Em muitos casos, dependendo da substância a ser eletrolisada e do meio em que ela ocorre, além de formar elementos, ocorre também a formação de novos compostos. O processo da eletrólise é uma reação de oxi-redução sendo, portanto, um fenômeno físico-químico não espontâneo devido à necessidade de energia para que o mesmo ocorra.

Reações químicas que se caracterizam pela conversão da energia elétrica em energia química potencial. Este processo, inverso, denomina-se eletrólise e nele também ocorrem reações de oxi-redução. As reações que ocorrem nas pilhas são denominadas eletroquímicas e as que ocorrem na eletrólise são denominadas eletrolíticas.

Nas reações eletroquímicas, os processos são espontâneos quando Eº é positivo, e quando é necessário o fornecimento de energia elétrica os processos não são espontâneos, ou seja, Eº é negativo.

3. MATERIAL E EQUIPAMENTO

• Béquer;

• Lâminas de zinco e cobre;

• Barbante;

• Solução de cloreto de potássio (KCl) 1,0 mol/L;

• Solução de sulfato de zinco (ZnSO4) 0,1 mol/L;

• Solução de sulfato de cobre (CuSO4) 0,1 mol/L;

• Solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1,5 mol/L

• Solução de sulfato de cobre (CuSO4) 1,0.10-3 mol/L;

• Solução de sulfato de cobre (CuSO4) 1,0.10-5 mol/L;

• Solução de sulfato de cobre (CuSO4) 1,0.10-7 mol/L;

• Água destilada (H2O);

• Voltímetro;

• Garras-jacaré;

• Placa de Petri;

• Palha de aço;

• Solução de iodeto de potássio (KI);

• Solução de amido;

• Fenolftaleína;

• Grafite.

4. PARTE EXPERIMENTAL

Parte A:

No início preparou-se num béquer um sistema contendo a solução de CuSO4 com uma lâmina de zinco e observou-se o ocorrido no final da aula.

Parte I: Construção da pilha de Daniell.

Ponte Salina:

• Colocou-se a solução de KCl 1,0 mol/L em um béquer e mergulhou-se o barbante.

Eletrodos:

• Lixaram-se as lâminas de zinco e cobre com o auxílio da palha de aço, lavou-se com água destilada e secou-se com papel.

Meias-celas:

• Foi transferido 50 mL de solução de ZnSO4 0,1 mol/L para um béquer;

• Em outro béquer; colocou-se 50 mL da solução de CuSO4 0,1 mol/L.

Montagem e Operação:

• Mergulhou-se a lâmina de zinco na solução de ZnSO4 e a lâmina de cobre na solução de CuSO4;

• Colocou-se, cuidadosamente, a ponte salina, previamente preparada, entre os béqueres mergulhando-os em ambas as soluções;

• Conectaram-se os eletrodos com um voltímetro;

• Ao fim, anotou-se a voltagem.

Parte II: Efeito de íons no potencial da pilha.

Efeito do hidróxido:

• Adicionou-se 20 mL da solução de NaOH 1,5 mol/L ao béquer contendo a solução de CuSO4 0,1 mol/L.

• Ao fim, anotou-se o potencial da pilha.

Parte III: Relação da concentração com o potencial

• Montou-se a pilha de Daniell com a solução de CuSO4, em concentrações variadas de 1,0.10-3, 1,0.10-5, 1,0.10-7, e com a concentração fixa da solução de ZnSO4 0,1 mol/L;

• Anotaram-se os potenciais observados.

Parte B

• Transferiu-se para a placa de Petri uma quantidade da solução de iodeto de potássio;

• Adicionou-se 10 gotas da solução de amido e 5 gotas de fenolftaleína;

• Conectaram-se as extremidades dos fios das garras-jacaré nos pólos positivo e negativo da bateria;

• Prendeu-se a extremidade da cada garra-jacaré um grafite;

E mergulhou-se a parte inferior do grafite na solução da placa de Petri.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

No sistema preparado no início da aula contendo sulfato de cobre e uma lâmina de zinco observou-se a deposição do cobre (Cu0) na lâmina de zinco e viu-se que a solução que inicialmente

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