SARDELLA_2_6_CAP_1 - Int Eletroquímica.pdf

UNIDADE 6

EJetrogumrçAEletoquimÈa é 0 €m0 dã 0!Ímca que r61a d0 Íelâcio-nameílo eoÌre a.otren1e eléÌrm e as í0atôes qúimcâs

cApíTUL0 I - c0Í{cEtros tut\tDAMEÍrlratsInÍoduçãoA séri€ de reâlividad€ química

CAPITUIO 2 _ PIIHASConcei toUma cuÍiosidade elétÍica0enominações dos eletÍodosPol€ncial de eletÍodoA m€dida do potencìalA íunção da ponle salina0 íuncionamento da pilhaA pilha e a €sponlaneidadeA descaÍga e a carga de uma pilha0 trabalho elélrico da pilhaApiicações pÍátÌcas das pilhEs

CAPÍTUIO 3 - ELETRÓTISECoflceiloEsquem geÍâlA disputa enÍe ÍonsElelÍólìse por viâ aquosaElelólìse com eletrodos alivosEhlrólise ÍgneôEstudo quanritativo & elerÍólÈeA equação geral da eleÍólise

244 Unldâdê 6 EêÍoqurmica

Copílulo IConceifos f u n do me nto is

hlÍoduçüo

^ elettoquímica ê a par|e dâ Quimica que estuda o relacionamenro entre a corrente elÉ-

trica € as reações quimicas. Os principais fenômenos esludados por ela são:. ProduçAo de correnÌe eìétrica, alravés de uma reaçâo quimica: pilra.. Ocorrência de uma reação quimica pelâ passagem da corrente elétricar e/etórse.

Para melhor entender os fenômenos da eletroquímica, vamos recordar âlgo sobre o:fl

. Oxidaçãot quando a espécie quimlcâ perde elétrons na reâçàoi

Zno - ZÍ\'z* + 2e- (oxidação do Zn'r)

. Redução: qrando a espécie química recebe elétrons na reâção:

cu:* + 2e_ - cuo (reduçào do Cu?')

Observe as experiências descritas a seguìÍ, e as concÌusões a que podemos chegar.

Preparamos uma solução aquosa desulfato de cobre (CuSOa): um sal bas'tanie solúvel, que se dissocia em ionsLu e r( ,a . Essa soruçao e oe umacor azul caract€ristica. A seguir, tomamos uma lâmina de zinco metálico(Zno), que é de cor cinza.

lznr l

Mergulhamos a lâmina de zinco nasoÌuçâo de sulfato de cobÍe; agora,observemos o sìstema alenlamentedurante âÌguns minulos. Veremos quecom o passar do tempo a lâmina e asoÌução mÌìdam de cor.

Ì

-capitub r concebs iundâmênbs 245

Retirando a lâmina de zinco da solu-ção, ve.jficamos que a parte qu€ esta-va submersa está recoberta por umafina camada vermelho-amarelada -que podemos identificar como sendocobre netáÌico (Cu L') equeasoluçãoperdeu a cor azul. Uma análise poste-rior mostrará a exisrência de ions Znr *

em subÍi!uição aos jons Cur'.

12n!)

1cúo)

O exâme dos fâtos observados nos Ìeva a concÌuir que houve uma reação de oxidaçàoredução na superfície da lâmina de zinco em contato com a solução de sulfato de cobre.

F..a reaçào pode 'er de.cr i la pela equaçào:

Zn" + CuSOa(.q) - Cu'+ ZnSO{"'r

Os reais participantes dessa Íeação foram os átomos de zinco da superficie da lâmina eos ions de Cuz* da solução. Os anions sulfato (SOi ) permaneceran inalleÍados. PoÍlanloa Íeação pode ser descrita por umâ equação simpliíicada:

Zno + C't'- -

Cuu + Zn'*

A equação anterior nos mostÍa qLre o zinco (Zn') cede elétrons para os ions Cu' da so-lução e eÍes se depositam na lâmina na foíma de cobre metálico (Cu"). Evidentemente, osálomos de zinco (Zn') da lâmjna que cedeÍam os elétrons convertem-se em ions Zn'*, quepassam para a solução:

ra27.r + Cu"

lamjna soluçào deposià se pasaparè

Znoé o redutor ou agenter€dutor.Cur é o oxjdante ou agente oxidante.

Zno cede elótrons ao Cu:*,

Preparando uma solução de suifato dezinco (ZnSOa) e mergulhando nessasolução uma lâmina de cobre (Cu"),observamos que a Ìâmina decobre nãofica recoberta de zinco (2n0). tsso evi-dencia que não ocoÍreareaçâo.

(Cu'ì

Cuü não ced, êlélrcN ao Zl'

Cuo * znz' -

v246 unidâdê 6 Erer.q,i--

Preparamos uma solução d€ suÌfato de zinco (ZnSO.) e m€rgulhamos nela uÌna lâmina de aÌuminio (Al). Após alsum tempo,deteclamos unìa fina pelicula dezinco sobre a lâmina de alumi-nio e o aparecimento de joDSA| na soÌução. lsso evidencia

I

2AÌ0 + 3Znr '_ 2At3' + 3Zno\ - - ' . ! !+/J

âminâ solugào apãrece deposita sena soiucão m lâmìna

lZrr ì

--. r.; ì,.:,

ï, *rs0i

Prepâramos uma soÌuçào de sulfato d€ prata (AgrSOJ e mersu-lhâmos nela uma lâmina de co-bre (Curi). Após algum rempo,nolamos a formação de uma pe-lícula de prata sobre â lâmina decobre e o aparecimento de ioÌrsCu:* nâ soluçâo. lsso evidenciaque ocorre â reaçâo.

I

{Agr)

. cuu .+ 2As - cú. + Zas,âpârem deposila s

M soü9ào m lôrnna

A sërie de reolividode quÍmicoAnalisando em conjunto os resuÌtados obljdos nâ Eeqüência anteÍior de cxperiências,

verificamos que exisie uma determinada oÍdem para que â reaçAo ocoÍÍa, jsio é, nào baÍasimpÌesmenie junlar duar espécies quimicas: um meÌaÌ e uma soÌuçào. A natweza inlpò.condições paru que haja reação entre um determinado por metsl/cstíon.

Nas expe ências que descrevemos, obscrvâmos que:. Allr cede elétrons ao Zn:*;. Zno cede eiérrons ao Cur*;. Cuocede elétrons âo Ag ;. Cu'não cede eÌélrons ao Zn",

capíÌuro 1 concèìós fundamenÌas 247

Podemos dispor csses melais cm LÌma seqúência que indique a prelèrência em ced€r elé-tÍons, ou, como é chamàda, 'rtr,a série de rcaÍit,idade quínica.

Nesta série, os átomos da esqueÍda ce,dem elétrons aos calions dos elemenlos à

. Al |cede elétrons â Zn'*, Cu: ' e Ag' i

. Zno cede elétrons a Cu: e Ag- ì

. Cuo cede elétrons a Ag ' .En!Íelan!o, Cu! não cede elétrons ao

Zn: ' e nem ao Alr ' .

. O cicnlìsla americâno Lìnus P4rlirg(1901), atÍavés dc cxperiêncìas do !ìpo dasque ânalisamos, conseguiu ordenar os me-Ìâis de acordo com a sua reatividade qujmi-ca, ou seja, montou uma série de reaiividade quimjca. N€ssa série, os elementos estâodispostos em ordem decr€scent€ de reativi-dâde. Assim, o césio (Ct é o mais reativo,enquanro o ouro (Au) é o menos reativo.

T-

H:[Ë]

.

wril c. t L-

- óçÔ

' :.:: Exercíciosreso/yldos:,..ri i lì!rr.rf:i ':ì:i:: i:: jr:i i: i l: irl i:: iì: i:::r:i: i ',:.:i l! i;r '

ERlÌ Dadâ a equaçâo, descobr i r se e a representa unìa reacão qle pode ser efetuadã:zno+Fe'+ + Fea +zn'z+

Examinando a séÍ ie de reat iv idsde q! ímica, verf icamosque oz ncoapareceantes do ieÊ'o. Enrào. a reação pode sêr " 'erLdda. po s o Zro pode cede " ér 'o1s aos càuo.s Fe7 :

J Asente oxÌ .1ânte: Fe'1+ (oxida o Znoa Zn,+)Ì Asente redl tôr : Zno 1reduz o Fe'z* a Feo)

Respostar A reacão pode ser eíetuada.

244 Unidade 6 EêtoquÍmlca

ER2l Descob rse pode seÍ eÍetuada â reacão íepresentada por Fe'z'r + Nio ' Fê0+ Ni".

Nã séri€ de reatividade quÍmica, o níquel ãpaíece após o feiio. Então, a .êãção não pod€ser efetuada, pois o Nio não pode cedêr êlétrons aos catÍons Fe'z+ |

Fe'z+ + Nio -

nãoocorre

Os átomos de níquel {Nioìnão cedem elétrons aoscattons de reto ll (Fe2+),

w Fxelcíclos de oqendizagern wf,Al) Dos fenôneros indicados a ssüirj agÌuDe os que conslilüen una ondação e os qu,'consiiluem uma ftdudol

R€sposta: A reação não pode ser eÍetuada.

aìMÊ0_ MÂrr+2e I t i l

o1 el:' + tei - alo ,c) Aco - Ac'*e ì l . r Ì i f Í1 i \d) cão r ca, ' + 2e f Í r . iqí \

XA2) DescübÌa quâis âs l€çó6 que Doden sr realitâdâs e indiqüe os acenles oxidank e redulor, se hoüvú:a)sl+ca" - s l .+cao'b) Na'+ Feo - re" + Na' ü-

c) Zn" + Mso:r Meú + zin -

dt Cu! + sbo -

SbÈ + c\Ìo ?.) co" t &'- As'+ CDo V

f,43) Explique por que a ftaÉo lepÌsentada pelâ equação leo + 2fl' -

FeJ' + H, pode s realiada, enquanlo qüeâ Epftsenladâ por Cur + 2H.

- Cu]. + H: não Pode ser Ìealizada

PÍepan-se una solução de sulfato de zinco (Znsol). A sesuir, são mergülhadas nessa solução tÉs lârninas: uma deniquel Ni5, outE de püÌa (Aso) e a iercena de masnésio (Ms0). QuaÌft) dessat ìâminâs Ícâ{n) ffcobena(s) de

lA4)

e)2H++2e- =H: '

D2I * I ,+2e . , ' .

dCÌ:+2e -2Çt . ' , ' \ '

0cl+Mn?' - C'F +Mno /

g) AÌo + MnF - Al3' + Mno _-

h) Beo+ AP' ' Beh + AF "ì PI+ As' - Ptr' + Ago 'Jj) A€r + PP' = Ag' + Pto :

L.