Curso Preparatrio para as Olimpadas de Qumica
Prof Msc. Flvia Vasconcelos
CONTEDOS Eletroqumica: Pilhas. Potenciais de
xido-reduo. Equao de Nernst. Eletrlise: sais fundidos e solues aquosas. Clculos..
Histria...
A pilha eltrica foi inventada pelo
fsico italiano Alessandro Volta. Era composta de um disco de cobre, sobre ele um disco de feltro embebido em cido sulfrico diludo em gua, depois um disco de zinco, sobre este, outro disco de feltro embebido em cido sulfrico diludo, depois outro disco de cobre, e assim sucessivamente. Esses discos eram colocados um sobre o outro de maneira a formar uma pilha. Da se originou o nome que at hoje se conserva para esses geradores. (~1800)
Alessandro Volta (1717 1808)
Eletroqumica... Pilha Clula galvnica em que uma reao qumica
espontnea usada para gerar corrente eltrica.
Tecnicamente bateria uma coleo de clulas
galvnicas unidas em srie para que a voltagem produzida seja a soma das voltagens de cada clula.
Conhecendo a pilha de DaniellEltro ns
Fio condutor Ctodo: plo positivo da pilha, onde ocorre reduo.
nodo: plo negativo da pilha onde ocorre oxidao
Zn(s)
nio s
Ctio ns
+Ponte de Salina KCl(aq)
Cu(s)
SO 4 2+ Zn
2-
SO4 2+ Cu2+ -
2-
nodo : Zn Zn + 2e Ctodo: Cu2+ + 2e Cu 2+ Reao total: Zn + Cu Zn 2+ + Cu
Eletroqumica... Eletrlise Processo usado para forar uma reao
qumica na direo no-espontnea com o auxlio de uma corrente eltrica.
Galvanizao Deposio de uma superfcie de metal em
um objeto atravs de uma reao de reduo qumica. Uma clula eletroltica a clula na qual ocorre a eletrlise.
http://www.infojoia.com.br/news_portal/noticia_9081
Questo 1. (OBQ-2003) Suponha que se tenha
atribudo o potencial de reduo zero para a reao:
I2 + 2e - 2I cujo potencial normal em referncia ao hidrognio de -0,53 V. a) O que ocorreria com a tabela de potencial de reduo
dos demais elementos? b) Particularmente, qual seria o potencial padro da semi-reao: Na+ + e - Na, cujo valor referente ao hidrognio de -2,71 V? c) Qual seria o potencial da reao:
2 Na + I2 2 Na + + 2 I -
Potencial de reduo a contribuio de um
eletrodo para a fem padro de uma clula. A fem (Eo) padro de uma
pilha a diferena entre seus dois potenciais padro: Eo = Eo (ctodo) Eo (nodo) Eo = Eo (maior) Eo (menor)(MAHAN, 2003, p. 177)
a) O potencial de reduo do I2 aumentou de 0,53v, visto que anteriormente este potencial era de
-0,53v e foi para 0v. Logo pode se afirmar que o mesmo aumento ocorrer para os demais elementos da tabela de reduo. b) Na+ + e - Na, -2,71 V (Padro do H) -2,71 V + 0,53 V = -2,18 V
c)
2 Na + I2 2 Na + + 2 I -
Ctodo: I2 + 2e- 2 I nodo: 2Na 2e- + 2Na+
Ered=
0v
Eoxid= + 2,18v
2Na + I2 2 I - + 2Na+ Eo = Eo (maior) Eo (menor) Eo = +2,18 0 ddp = + 2,18 v
QUESTO
2. (OBQ-1996)Uma clula eletroqumica constituda por: Eletrodo A - fio de platina que mergulha numa soluo que contm ons Fe+3 e Fe+2 , ambos com concentrao 1 mol/L. Eletrodo B - vareta de tlio mergulhada numa soluo 1 mol/L de Tl +1 . Sabendo que os potenciais-padro referentes s semi-reaes: Tl+1 + e- Tl Fe+3 + e- Fe+2 so, respectivamente, - 0,34 V e + 0,77 V, faa o que se pede: a. Mostre as semi-reaes que ocorrem no ctodo e no nodo.
b. Escreva a equao da reao que ocorre na clula. c. Calcule o potencial da clula. d. O que ocorrer com o potencial da clula se diminuirmos a
concentrao de Tl+1 no eletrodo B?
Organizando os dados... Tl+1 + e- Tl Fe+3 + e- Fe+2
Eo = - 0,34 V Eo = + 0,77 V Eo = + 0,77 V (ctodo) Eo = + 0,34 V (nodo)Plo positivo Plo negativo
a) Fe+3 + e- Fe+2 Tl Tl+1 + e-
b) Fe+3 + Tl Fe+2 + Tl+1 c) = (maior) (menor) Eo = + 0,77 V - (- 0,34 V) Eo = + 1,11 V Eo Eo EoPilhaClula eletroltica
Ctodonodo
nodoCtodo
d) De acordo com a equao de Nernst, a variao da
concentrao do tlio diminui, as razes das concentraes tambm diminuem, assim o potencial da clula aumentar.
Deste modo, o log ser negativo (-), resultando em
uma soma (-) (-) = (+), e o potencial aumentar.
QUESTO 3. (OBQ 2002 Fase III) A reao bsica
que ocorre em uma cela na qual Al2O3 e sais de alumnio so eletrolisados : Al3+ + 3e Al(s) Se a cela opera a 5,0 V e 1,0 x 105 A, quantos gramas de
alumnio metlico sero depositados em 8 horas de operao da cela ? a) 27 kg b) 85 kg c) 180 kg d) 270 kg e) 540 kg
Lei de Faraday A massa de substncia em um
eletrodo proporcional carga eltrica que circula na cela eletroltica e massa molar dessa substncia. O mdulo de carga eltrica de 1 mol de eltrons (9,65.104
C. mol-1) conhecida como Constante de Faraday e simbolizado por F.
m= ? E=
=
=9
i = 1. 105 A t = 8 h = 8 x 60 x 60 = 28800 seg.
QUESTO 4. (ONNEQ 2009) Uma cela eletroqumica
construda a partir de uma meia-cela consistindo de um arame de prata imerso numa soluo de AgNO3, e outra consistindo de um arame de platina em uma soluo aquosa de Fe2+ e Fe3+. espontaneamente ? b) Se uma ponte de NaNO3 conecta as duas semi-celas, em que direo migraro os ons nitrato ? c) Sendo os potenciais-padres de reduo do Ag+/Ag0 e Fe3+/Fe2+, respectivamente, +0,800V e 0,772V, qual ser o valor de E0? d) Se [Ag+] igual a 0,10 mol/L e [Fe3+] e [Fe2+] so, ambas, iguais a 1,0 mol/L, qual ser o valor de E0 ? Qual ser a reao quando a cela opera espontaneamente, sob estas novas condies ?
a) Qual a reao que ocorre quando esta cela opera
Organizando as ideias... a) Ag+ + e- Ag
Fe+2 Fe+3 + eAg + + Fe+2 Ag + Fe+3Como a prata reduz (ctodo) Como o ferro oxida (nodo) Logo, o sentido da corrente vai da clula que oxida para a que reduz.
b) Os nitratos vo
O sentido do nitrato contrrio ao de ferro, pois h excesso de Fe+3 e os nitrato vo neutralizar o excesso de carga positiva.
para a cela de ferro, por que l esta havendo um excesso de cargas positivas e os nitratos tendem a neutraliz-las.
c) Ag+ + e- Ag0 Eo = + 0,800V
Fe3+ + e- Fe2+ Eo = + 0,772V Eo = Eo (maior) Eo (menor)
Eo = + 0,800 V - (0,772 V) Eo = + 0,028 V
d) Equao de Nernst - a relao quantitativa que
permite calcular a fora eletromotriz de uma pilha, para concentraes de ons diferentes de uma unidade. Tambm usado para clculos em titulao de oxidao-reduo.
QUESTO 5.(OBQ 2004 Fase III) Se a quantidade
de eltrons, assim como, a quantidade de cada uma das espcies qumicas que intervm numa reao de uma pilha, so multiplicadas por dois, ento, o potencial da pilha: O potencial independe a) aumenta para o dobro; b) diminui para a metade;da quantidade de matria, um propriedade intensiva, E de acordo com a equao de Nersnt, a duplicao das quantidades, considerando-as iguais, o log ser 0 e, o E ser igual a E0. No havendo assim, variao.
c) eleva-se ao quadrado; d) fica reduzido raiz quadrada; e) no varia.
0
QUESTO 6. (ONNEQ 2000) Em princpio, uma
bateria poderia ser desenvolvida a partir de alumnio metlico e cloro gasoso. a) Escreva a equao balanceada que ocorre em uma
bateria cujas semi-reaes so: Al3+(aq)/Al(s) e Cl2(g)/2Cl(aq). b) diga que semi-reao ocorre no nodo e que semireao ocorre no ctodo. c) calcule o potencial padro para esta bateria (D E ). Dados: Cl2(g) + 2e- 2 Cl- (aq) E = +1,36 V Al3+(aq) + 3e- Al(s) E = -1,66 V
a) Cl2(g) + 2e- 2 Cl- (aq) E = +1,36 V
3
Al3+(aq) + 3e- Al(s) E = -1,66 V3 Cl2 + 6e- 6 Cl2 Al 6e- + 2 Al+3 3Cl2 + 2 Al 6 Cl- + 2Al3+
2
3Cl2 + 2 Al 2 Al2Cl3
b) Cl2(g) + 2e- 2 Cl- (aq) E = +1,36 V (RED ctodo)
Al3+(aq) + 3e- Al(s) E = -1,66 V (OXI - nodo)
c) Eo = Eo (maior) Eo (menor)
Eo = + 1,66 V - (- 1,36 V) Eo = + 3,02 V
QUESTO 7. (OBQ-2007 FaseIII) Quando se passa a
mesma corrente eltrica, durante o mesmo tempo, atravs de solues de sais de alumnio, ferro II, prata, zinco e nquel, observa-se a eletrodeposio de uma maior massa de: Metais nobres So aqueles menos reativosque o hidrognio.
a) Alumnio c) Nquel b) Ferro d) Prata e) Zinco
OBRIGADA!!www.formspring.me/flaviaquimica