Eletroquímica – Célula voltaica e Galvanoplastia

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Universidade Federal de Itajubá

Experimento 06:

Eletroquímica – Célula voltaica e Galvanoplastia

Nomes / Matrículas	Andrei Guinancio de Carvalho Pereira – 21392 Artur Átila Moraes - 21412 Héber Augusto Nogueira – 21426
Curso	Engenharia de Controle e Automação – ECA
Professor	Maurício Saraiva
Data	31/05/2011

                                                                                                                       

Introdução:

        A Eletroquímica é um ramo da química que estuda reações químicas que ocorrem em uma solução envolvendo um condutor (um metal ou um semicondutor) e um condutor iônico (o eletrólito), envolvendo trocas de elétrons entre o eletrodo e o eletrólito1.  Como pode uma reação espontânea gerar uma corrente elétrica? Para responder precisamos conhecer a estrutura das células galvânicas.

        Uma célula galvânica consiste de dois eletrodos, ou condutores metálicos, que fazem contato elétrico com o conteúdo da célula, e um eletrólito, um meio condutor iônico, dentro da célula2. Em um condutor iônico, uma corrente elétrica é carregada pelo movimento dos íons. O eletrólito é tipicamente uma solução aquosa de um composto iônico, embora as células mais avançadas façam uso de uma variedade de materiais exóticos2. Em um dos eletrodos ocorre o processo de oxidação, onde a espécie que está sendo oxidada cede elétrons para o condutor metálico. No outro eletrodo, ocorre o processo de redução, onde há uma espécie sendo reduzida, ou seja, recebendo elétrons do condutor. Pode-se imaginar a reação química total como uma seqüência de elétrons sendo empurrados  por um eletrodo em um sentido i e puxados por outro eletrodo no mesmo sentido i. Este processo provoca um fluxo de elétrons no circuito externo que une os dois eletrodos gerando uma corrente elétrica que pode ser usada para realizar trabalho elétrico.

Exemplo de célula galvânica:

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O eletrodo em que a oxidação ocorre é chamado de anodo. O eletrodo em que ocorre a redução é chamado de catodo. Os elétrons são liberados pela semi-reação de oxidação no anodo, passam pelo circuito externo e atingem o catodo, no qual eles são usados na semi-reação de redução. Os átomos de Zn se convertem em Zn +2 no anodo através da semi-reação de oxidação:

        ZN0 (s)→ Zn+2 (aq) +2e-                Potencial de redução =

Os íons Cu +2 convertem-se em átomos Cu0 no catodo através da semi-reação de redução:

Cu +2 (aq) +2e-  → Cu0                        Potencial de redução =

        O potencial de redução é a medida da capacidade que o eletrodo tem de sofrer redução. A diferença de potencial (DDP ou ΔE°) é dada pela equação:

ΔE° = maior potencial de redução – menor potencial de redução

O processo da galvanoplastia consiste na transferência de íons a partir de um metal imerso em um substrato para outra superfície (metálica ou não), através da eletrólise. O objeto cuja superfície será revestida deve estar ligado ao pólo negativo de uma fonte de energia, o cátodo, onde ocorrerá a redução do metal que será depositado na superfície, enquanto o metal que sofre a oxidação deve ser ligado a um pólo positivo, o ânodo. No processo, as reações não são espontâneas. É necessário fornecer energia elétrica para que ocorra a deposição dos elétrons (eletrólise). Trata-se, então, de uma eletrodeposição na qual o objeto que recebe o revestimento metálico é ligado ao pólo negativo de uma fonte de corrente contínua enquanto o metal que dá o revestimento é ligado ao pólo positivo³.

Materiais utilizados:

∙        2 béqueres de 50mL;

∙        2 béqueres de 200mL;

∙        1 béquer de 250mL;

∙        1 pipeta graduada de 5mL;

∙        1 microtubo;

∙        1 tubo em U;

∙        1 pedaço de lã de aço;

∙        1 chumaço de algodão;

∙        1 espátula;

∙        1 pisseta;

∙        1 pipetador;

∙        1 multímetro;

∙        2 fios com pinças;

∙        1 balança;

∙        1 cronômetro;

∙        1 fonte de corrente contínua;

∙        CuSO4.5H2O;

∙        NiSO4.7H2O;

∙        HCl (37%);

∙        lâminas de latão, Cu, Zn e Ni.

Método Experimental

∙        Parte 1: Construção e determinação do potencial da pilha de Daniell

Para construir a pilha de Daniell e determinar seu potencial foi preparada uma ponte salina, utilizando um tubo de vidro na forma de “U” preenchido com uma solução de NaCl, sem que houvesse formação de bolhas.

        Em um béquer transferiu-se 50 mL de solução de ZnSO4 (concentração) e em outro béquer depositou-se 50 mL de solução de CuSO4 (concentração de CuSO4).

        As lâminas de zinco e cobre foram lixadas, lavadas com água destilada e mergulhadas nas soluções correspondentes, anteriormente depositadas nos béqueres.