A Simulação de Eletroquímica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ - UNIOESTE

CENTRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS EXATAS - CECE

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCENTE:

RAFAEL EDUARDO CLOSS

DISCIPLINA:

FÍSICO-QUÍMICA

DOCENTE:

JULIANA CHELESKI WIGGERS

SIMULADOR DA PRÁTICA DE ELETROQUÍMICA

TOLEDO

2021

INTRODUÇÃO

As reações de oxi-redução é um grupo de reações, grande e importante, nos quais ocorre a transferência de elétrons. Por exemplo:

                 Zn(s)  + Cu++(aq)  ↔  Zn++(aq) + Cu(s)                                                    (1)

        É uma generalização muito útil dizermos que uma substância é oxidada quando perde elétrons. A perda de elétrons por uma substância deve ser acompanhada pelo ganho de elétrons por alguma outra espécie, tendo assim um processo denominado de redução.

        É comum designarmos a substância que promove a redução de outro como sendo o agente redutor, e a substância responsável pela oxidação de outra é denominada de agente oxidante. Na reação (1), o zinco é o redutor (ele é oxidado), enquanto que o Cu++ é o oxidante (ele é reduzido).

A pilha de Daniell consiste de dois sistemas de eletrodos (duas meias pilhas) separados por uma ponte salina, a qual evita a mistura das soluções, mas permite que a corrente flua entre os dois compartimentos. Cada meia pilha consiste de um metal zinco ou cobre, imerso numa solução de um sal altamente solúvel, como o ZnSO4 ou CuSO4. Os eletrodos são conectados com o exterior por dois fios de platina. O diagrama da pilha é:

Zn(s)⎢Zn++(aq)⎢⎢Cu++(aq)⎢Cu(s)

A função da ponte salina é evitar que ocorra acumulação de cargas em ambos os lados, pois ela permite a difusão de íons negativos da direita para a esquerda e vice-versa. Se esta troca de íons não fosse possível, imediatamente, haveria um acúmulo de cargas em ambos os lados. Consequentemente, o fluxo de elétrons através do circuito externo seria interrompido e a reação de oxi-redução também seria interrompida. Portanto, embora a ponte salina não participa dos processos químicos, ela é imprescindível para o funcionamento da célula. Um processo espontâneo e bastante estudado é a corrosão. Porém, há várias maneiras de se inibir ou prevenir a corrosão. O modo mais óbvio de fazê-lo é cobrindo a superfície do metal com um material polimérico, tal como uma tinta, que seja impermeável ao oxigênio e à umidade. Em alguns casos, o recobrimento pode ser feito com um material nobre como o ouro, o qual não se oxida espontaneamente ao ar. Geralmente, utiliza-se um metal que se alto-protege e ao substrato devido à formação de uma camada de um óxido impermeável. Alguns metais, tais como o zinco, o estanho, o níquel e o crômio protegem o ferro contra a corrosão.

Nesta simulação, a meia-célula será um eletrodo feito de um pedaço de metal colocado em um bécker de solução catiônica correspondente. Aqui, a ponte salina será uma solução 2,0 M de nitrato de sódio aquoso (NaNO3) colocado em um “Tubo em U” com membranas semipermeáveis ​​ligando as duas meias células.

OBJETIVOS

        O objetivo desta atividade virtual é estabelecer os potenciais de redução de vários metais, dentre os vários pares de semi-células com o multímetro. Para isso será necessário ingressar no seguinte servidor:  https://web.mst.edu/~gbert/Electro/Electrochem.html 

1. Meça a voltagem das células com relação ao eletrodo padrão de hidrogênio (célula da esquerda) em uma solução contendo 1M de HNO3.

Eletrodo da direita (1 M)	Voltagem (V)	Semi reação
Cd	-0,404	Cd2+ + 2e- ↔ Cd(s)
Cu	0,337	Cu(s) ↔ Cu2+ + 2e-
Fe	-0,440	Fe+ + 2e- ↔ Fe(s)
Pb	-0,143	Pb2+ + 2e- ↔ Pb(s)
Mg	-2,370	Mg2+ + 2e- ↔ Mg(s)
Ni	-0,249	Ni2+ + 2e- ↔ Ni(s)
Ag	0,786	Ag(s) ↔ Ag+ + e-
Pt	0,000	2Η+ + 2e- ↔ Η2(g)
Zn	-0,763	Zn2+ + 2e- ↔ Zn(s)

1. Explique o significado da energia potencial ser maior ou menor com relação a série de metais. A determinação está sendo realizada com relação aos H + do eletrodo de referência.

        O eletrodo padrão de hidrogênio é utilizado como valor de referência para a aferição do potencial de outras substâncias, sendo assim, por convenção, sua energia potencial tem valor igual a zero volts. Tendo isso em mente, quando a energia potencial de determinado elemento é menor que 0, significa que, quando em célula galvânica com o eletrodo padrão de hidrgênio, os elétrons fluem em direção ao eletrodo de platina, fazendo do elemento em questão o polo negativo, o qual sofre oxidação, de forma que os átomos, ao perderem elétrons, se desprendam da parte sólida, indo para a solução. O oposto ocorre quando a energia potencial do elemento é maior que a energia potencial do eletrodo padrão, fazendo com que este elemento seja o eletrodo positivo, o qual sofre redução, de forma que os átomos da solução recebam elétrons e se tornem sólidos.