Relatório De Inorgânica - Eletroquimica

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB

Departamento de Química e Exata (DQE)

DQE 295 - Química Inorgânica

Experimento 04: Eletroquímica: Células Eletroquímicas e Equação de

Nernst

Objetivos

Montar células eletroquímicas e determinar a diferença de potencial para cada uma delas e identificar cátions através da sua reação com alguns metais.

Introdução

As reações de oxirredução (redox) estão entre as reações químicas mais comuns e importantes. Elas estão envolvidas em uma grande variedade de processos essenciais incluindo a ferrugem do ferro, a fabricação e ação de alvejantes e a respiração dos animais. A oxidação refere-se à perda de elétrons, contrariamente, a redução refere-se ao ganho de elétrons. Portanto as reações de oxirredução ocorrem quando os elétrons são transferidos do átomo oxidado para o átomo reduzido. Quando o zinco metálico é adicionado a um ácido forte, por exemplo, os elétrons são transferidos dos átomos de zinco (o zinco é oxidado) para os íons de hidrogênio (o hidrogênio é reduzido).

A transferência de elétrons que ocorre na reação produz energia em forma de calor, a reação é termodinamicamente ‘em declive’ e ocorre espontaneamente. A transferência de elétrons que ocorre durante as reações de oxirredução pode também ser usada para produzir energia na forma de eletricidade. Em outras instâncias usa-se a energia para fazer com que determinados processos não espontâneos ocorreram. A eletroquímica é o estudo das relações entre a eletricidade e as reações químicas.

A energia liberada em uma reação redox espontânea pode ser usada para realizar trabalho elétrico. Essa tarefa é efetuada por uma célula voltaica (ou galvânica), dispositivo no qual a transferência de elétrons ocorre pelo caminho externo em vez de diretamente entre os reagentes.

Os processos químicos que constituem qualquer célula voltaica são espontâneos. De forma simples, podemos comparar o fluxo de elétrons provocado por uma célula voltaica ao fluxo de água em uma queda d’água. A água flui espontaneamente sobre uma queda d’água por causa da diferença na energia potencial entre o topo da queda e o rio abaixo. Igualmente, os elétrons fluem do anodo de uma célula voltaica para o catodo devido à diferença na energia potencial (a energia potencial dos elétrons é mais alta no anodo que no catodo), a qual fornece a força diretora que empurra os elétrons por um circuito externo.

Uma bateria ou pilha é uma fonte de energia eletroquímica fechada que contém uma ou mais células voltaicas. As baterias são baseadas em uma variedade de diferentes reações redox.

Materiais e Reagentes

Béqueres

Esponja de aço ou lixa

Fios condutores

Tubos de ensaio

Tubos em U

Vaso poroso

Voltímetro

Lâmina de chumbo metálico

Lâmina de cobre metálico

Lâmina de zinco metálico

Solução saturada de Cloreto de Potássio

Solução de Sulfato de Cobre 1,0 mol.L-1

Solução de Sulfato de Zinco 1,0 mol.L-1

Cloreto de cobalto hexahidratado

Nitrato de Prata/Solução de Sulfato de Prata 1,0 mol.L-1

Solução de Sultafo de Chumbo

Procedimento Experimental

Pilha com ponte salina.

Montou-se uma célula eletroquímica e determinou-se com um voltímetro a diferença de potencial elétrico entre as semi-células. Anotou-se o resultado.

Pilha com separação porosa.

Montou-se uma célula eletroquímica e determinou-se com um voltímetro a diferença de potencial elétrico entre as semi-células. Fizeram-se as anotações necessárias.

3. Identificação de cátions.

Limparam-se com uma lixa, as lâminas metálicas de cobre, zinco e chumbo até que ficassem brilhantes. Em seguida, limpou-se com toalha de papel. Adicionou-se uma gota de cada uma das soluções A, B, C e D as três lâminas e observou-se o que aconteceu. O aparecimento de uma mancha na lâmina indica reação. Como as reações nem sempre são instantâneas, esperou-se três minutos para chegar a uma conclusão definitiva. Em uma tabela escreveu-se (+) se ocorreu reação e (-) em caso contrário. Com o auxílio de uma tabela de potenciais de redução, identificaram-se os cátions presentes nas soluções A- Cobre, B- Chumbo, C- Zinco e D- Prata.

Resultados e Discussão

Pilha com ponte salina

Na montagem de uma célula eletroquímica com ponte salina determinou-se usando o Cloreto de Potássio como um voltímetro, a diferença de potencial elétrico entre as semi-células. O voltímetro mediu 1,10 volts: O polo positivo foi o Cobre (cátodo) e o polo negativo foi o Zinco (anodo). Foi uma reação espontânea, pois o resultado de 〖 E〗^o cel = 1,10 volts, pois quando esse resultado é maior que zero a reação ocorreu espontaneamente. A figura abaixo mostra uma montagem de uma célula eletroquímica produzindo energia para ligar uma lâmpada, onde a solução de cobre está no béquer e a solução de zinco dentro da vasilha porosa. Na montagem que foi feita em sala, os polos ligaram-se ao voltímetro, a solução de zinco estava no béquer e a solução de cobre dentro da vasilha porosa, onde foi possível fazer a medição da corrente elétrica. Posteriormente, inverteu-se os polos: o polo positivo foi o Cobre (cátodo) e o polo negativo foi o Zinco (anodo), no qual o voltímetro mediu -1,10 volts, não ocorrendo espontaneamente.

Pilha com separação porosa

Na montagem de uma célula eletroquímica com separação porosa determinou-se com um voltímetro a diferença