Relatório De Química Inorgânica - Eletroquímica

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – Campus de Jequié

Departamento de Química e Exatas - DQE

Disciplina: Química Inorgânica experimental (P01) Farmácia 2013.2

Docente: Marlúcia

Discente: Matheus Souza Rodrigues

ELETROQUÍMICA: CONSTRUÇÃO DE CÉLULAS GALVÂNICAS E IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS

INTRODUÇÃO

A transferência de elétrons de uma espécie para outra é um dos processos fundamentais que permitem a vida, a fotossíntese, as células a combustível e a purificação dos metais. Compreender como os elétrons são transferidos permite determinar modos de usar as reações químicas para gerar eletricidade e usá-la para produzir reações químicas. As medidas eletroquímicas permitem estabelecer uma escala de capacidade oxidante e redutora, e determinar o valor de quantidades eletrodinâmicas. A eletroquímica é o ramo da química que trata do uso de reações químicas para produzir eletricidade e do uso da eletricidade para forçar as reações químicas não espontâneas a acontecerem. A eletroquímica também fornece técnicas de monitoramento de reações químicas e da medida de propriedades das soluções. (...) A eletroquímica também permite monitorar a atividade de nosso cérebro e nosso coração, o pH de nosso sangue e a presença de poluentes em nossas fontes de água. (ATKINS, 2001)

As reações de oxidação-redução apresentam a extraordinária característica de se processarem mesmo quando os reagentes estão afastados fisicamente, Porém devem estar ligados através de um circuito elétrico. (MAHAN, 2003)

Como notamos, muitas reações redox são espontâneas. Tais reações podem ser levadas a produzir energia elétrica se forem executadas em uma pilha galvânica. Por intermédio dessas pilhas, podemos acender uma lâmpada, acionar um motor elétrico, ou operar uma célula eletrolítica. Todos nós conhecemos certos tipos de pilhas galvânicas. Entre elas temos as “pilhas secas”, usadas em rádios de pilha e calculadoras, e a bateria elétrica de chumbo e ácido dos automóveis. (MASTERTON, 1990)

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OBJETIVOS

Aplicar os estudos sobre eletroquímica e reações de transferência de elétrons, entendendo as utilizações práticas e as técnicas relacionadas. Construir células galvânicas que produzam eletricidade baseadas nos estudos sobre reações de oxidação redução. Identificar soluções de cátions desconhecidos através de sua reação ou não com outros metais, baseando-se na série eletroquímica.

PROCEDIMENTO

Pilha com ponte salina

Em um béquer, colocou-se solução de sulfato de zinco, na qual foi mergulhado um eletrodo (placa) de zinco metálico. Em outro béquer, preparou-se montagem semelhante, porém com eletrodo e sulfato de cobre. Os dois béqueres foram ligados por uma ponte salina, contendo solução saturada de cloreto de potássio (KCl). Os dois eletrodos foram ligados a um voltímetro. A montagem final está demonstrada a seguir.

Figura 1: Montagem da célula galvânica com ponte salina. Fonte: Própria.

Foi então observada a medição do voltímetro, até que se estabilizasse.

Pilha Porosa

Em um béquer, colocou-se um eletrodo de zinco, mergulhado em eletrodo de sulfato de zinco. Em um frasco poroso (vela de filtro), colocou-se um eletrodo de cobre mergulhado em solução de sulfato de cobre. Em seguida, o frasco com parede porosa é mergulhado no béquer. Os eletrodos são então ligados a um voltímetro. A montagem final encontra-se abaixo:

Figura 2: Montagem da célula galvânica com frasco poroso. Fonte: Própria.

Novamente, a medição do voltímetro foi acompanhada até que se estabilizasse.

Determinação de cátions

Foram recebidas 4 soluções, sabendo-se que continham cátions de cobre, prata, chumbo e cálcio. As soluções foram então pingadas em pedaços de zinco, cobre e chumbo lixados. Foi observada a ocorrência ou não de reação (oxidação)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Pilha com ponte salina

A célula galvânica com ponte salina utiliza as propriedades da reação de oxirredução de cobre e chumbo, de modo a produzir uma tensão (voltagem ou diferença de potencial) e um fluxo de elétrons.

A reação de oxirredução acontece quando uma espécie perde elétrons (oxida) enquanto outra espécie os recebe (reduz). A espécie que é oxidada é chamada de agente redutor, enquanto a espécie que é reduzida é chamada de agente oxidante. Na reação entre cobre e zinco, o cobre tem maior valor de eletronegatividade que o zinco, portanto tem capacidade de oxidar (retirar elétrons) o mesmo. Dizemos então que o zinco, a espécie que doa os elétrons, é a espécie que é oxidada e o agente redutor, enquanto o cobre, que os recebe, é a espécie que é reduzida e o agente oxidante. As semi reações (semicélulas) e a reação total (célula) envolvida estão relacionadas abaixo.

Equações de semicélula:

Zn0(s) → Zn2+(aq) + 2e-

Cu2+(aq) → Cu0(s)

Equação padrão da pilha

Zn0/ Zn2+ || Cu2+ / Cu0

Percebemos, no entanto, que as soluções e eletrodos estão em béqueres separados e não se tocam diretamente. Como então acontece a reação?

As duas soluções estão conectadas pela ponte salina. Esta está repleta de um sal (preferencialmente simples) que contém íons positivos e negativos. Logo, as soluções estão ligadas por uma série de cargas. Como o cobre tem mais facilidade em perder elétrons, ele vai fazê-lo e aumentará a carga negativa em seu béquer. Como consequência, cargas negativas (elétrons) da solução na ponte salina passarão para o béquer contendo o cobre, onde vão oxidar o mesmo. Esses elétrons vão parar no eletrodo metálico de cobre, de onde migram, passando pelo voltímetro, até o eletrodo de zinco. Estabelece-se assim um circuito elétrico, uma tensão