A ELETROQUÍMICA

ELETROQUÍMICA	Experimento 7
EMERSON OZIAS DE LUNA
Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil.
Professora: Jéssica Dias.
Data da prática: 16/05/2018; Data de entrega do relatório: 23/05/2018.

Introdução

A Eletroquímica é um ramo da Química que estuda o fenômeno da transferência de elétrons para a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa.A eletroquímica se divide em:

• termodinâmica que trata de sistemas  em equilíbrio e muitos parâmetros termodinâmicos entre eles a energia livre e entropia.
• cinéticaque se preocupa com sistemas onde uma ou mais reações estão ocorrendo fora do equilíbrio, como é o caso em baterias e celas eletrolíticas.

Tanto na química industrial como na química analítica e no desenvolvimento de pesquisas, Os processos eletroquímicos são muitoimportantes, como exemplo, temos:

• Na química industrial; A produção industrial de sódio metálico e cloro, é feita por eletrólise do cloreto de sódio fundido. O alumínio é obtido eletroliticamente pelo processo Hall.
• Na química analítica; um dos métodos para análise de íons de metais, consiste na sua redução e deposição numa cela eletrolítica; e o método mais usado para determinação de pH utiliza um sensor, o eletrodo combinado de vidro, que nada mais é do que uma cela eletroquímica onde um dos eletrodos é sensível à

concentração de íons hidrogênio presentes no meio.

• No desenvolvimento de pesquisas;Em

ciências biomédicas, o estudo de reações químicas no interior de células vivas é feitas com o auxílio de pequenas sondas eletroquímicas. E na área de polímeros condutores a síntese eletroquímica tem tido papel fundamental.

A primeira pilha eletroquímica foi criada em 1800, por Alessandro Volta, que utilizou discos (chamados de eletrodos) alternados de cobre e zinco, separados por algodão embebido em solução salina. O nome "pilha" advém da sobreposição dos diversos discos de metal e algodão.

Em 1836, John Frederic Daniell construiu a primeira cela galvânica, com eletrodos de cobre e zinco, onde cada eletrodo ficava em uma célula individual, possuindo um tubo, chamado de "ponte salina", que ligava as duas cubas, aumentando sua eficiência, nessa célula ocorreu à reação de oxi-redução:

Zn(s) + Cu2+ ⇌ Zn2+ + Cu(s)

As semi-reações que ocorrem nos dois eletrodos são:

Eletrodo de zinco: Zn(s) ⇌ Zn2+ + 2e−

Eletrodo de cobre: Cu2+ + 2e−⇌ Cu(s)

Este tipo de dispositivo passou a ser chamado de pilha de Daniell, que foi a fonte de estudo desse experimento, onde estudamos algumas reações simples de oxi-redução, e construímos uma cela galvânica , utilizamos a equação de Nernst para avaliar a variação do potencial da célula em função da composição e concentração das soluções eletrolíticas.

Procedimento Experimental

Parte I: Reações de Oxi-redução

        Colocamos um pedaço de fio de cobre, previamente lixado, num tubo de ensaio contendo 3mL de FeSO4 0.1 M. Deixamos em repouso.

        Colocamos um prego limpo num segundo tubo de ensaio contendo 3mL de solução CuSO4 0.1 M. Deixamos em repouso.

        Colocamos um pedaço de fio de cobre lixado num terceiro tubo de ensaio com 3mL de AgNO3 0.1 M. Deixamos em repouso.

Parte II: Construção da Pilha de Daniell

        

Ponte salina: preparamos a ponte salina colocando solução deKCl (~1M) num béquer e mergulhamos o cordão de nylon. Após cada medida, foi lavada a ponte com água corrente e água destilada e mergulhada novamente na solução de KCl.

        Eletrodos: lixamos as lâminas de Zn(s) e Cu(s), lavamos com água destilada e secamos com algodão.

        c) Meias-celas: transferimos para um béquer 70 mL a solução de ZnSO4 0.1 M; em um segundo béquer  colocamos 70 mL da solução de CuSO4 0.1 M.

        d) Montagem e operação: mergulhamos a lâmina de Zn na solução de ZnSO4 e a lâmina de cobre na solução de CuSO4. Colocamos cuidadosamente a ponte salina entreos béqueres mergulhando em ambas as soluções. Conectamos os eletrodos com um voltímetro e apreciamos o potencial da pilha (conformefigura 1, a seguir). Retiramos a ponte salina eapreciamosnovamente o potencial da pilha. Recolocamos a ponte salina e voltamos a ler o potencial da pilha.

Efeito do hidróxido

        Adicionamos 20 ml de uma solução de NaOH 1,75 M ao béquer contendo a solução de CuSO4 0,1 M. observamos o potencial da pilha.        

Relação da concentração com o potencial

        Montamosmais 3 pilhas com concentrações variáveis CuSO4(10-3, 10-5 e 10-7 M) e concentrações fixas de  ZnSO4 0,1 M. observamos  o potencial.

[pic 1]

Figura 1.

Resultados e Discussão

Parte I: Reações de Oxi-redução

Cada eletrodo em uma célula é definido em termos da reação que ocorre na sua superfície, e não em termos da sua carga elétrica. O anodo é o eletrodo no qual ocorre a oxidação e o catodo é aquele no qual ocorre a redução. Essas definições se aplicam tanto as células galvânicas como as células eletrolíticas. Os eletrodos de zinco e cobre na célula não são somente condutores de eletricidade, mas também, são reagentes e produtos da reação da célula, diante disso devemos entender as reações que ocorrem em cada material em diferentes soluções: