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11
ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA
22
REAÇÕES DE TRANSFERÊNCIAREAÇÕES DE TRANSFERÊNCIA
Transferência de Transferência de grupos/átomosgrupos/átomos
HCl + HHCl + H22O ---> ClO ---> Cl-- + H + H33OO++
Transferência de elétronsTransferência de elétrons
Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s) (aq) + 2 Ag(s)
33
Reações de Transferência de Reações de Transferência de ElétronsElétrons
Reações de Transferência de Reações de Transferência de ElétronsElétrons
• Reações de transferência de elétrons são Reações de transferência de elétrons são
reações de reações de oxidação-reduçãooxidação-redução ou ou redoxredox
• Reações redox podem resultar na geração de Reações redox podem resultar na geração de
uma corrente elétrica ou podem ser causadas uma corrente elétrica ou podem ser causadas
pela imposição de uma corrente elétrica.pela imposição de uma corrente elétrica.
• Portanto, este campo da química é denominado Portanto, este campo da química é denominado
ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA
44
Revisão da terminologia Revisão da terminologia das reações redoxdas reações redox
Revisão da terminologia Revisão da terminologia das reações redoxdas reações redox
• OXIDAÇÃOOXIDAÇÃO—perda de elétrons(s) por —perda de elétrons(s) por uma espécie; aumento do nox.uma espécie; aumento do nox.
• REDUÇÃOREDUÇÃO—ganho de elétron(s); —ganho de elétron(s); diminuição do nox.diminuição do nox.
• AGENTE OXIDANTE AGENTE OXIDANTE — aceptor de — aceptor de elétrons; a espécie é reduzida.elétrons; a espécie é reduzida.
• AGENTE REDUTOR AGENTE REDUTOR — doador de — doador de elétrons; a espécie é oxidada.elétrons; a espécie é oxidada.
• OXIDAÇÃOOXIDAÇÃO—perda de elétrons(s) por —perda de elétrons(s) por uma espécie; aumento do nox.uma espécie; aumento do nox.
• REDUÇÃOREDUÇÃO—ganho de elétron(s); —ganho de elétron(s); diminuição do nox.diminuição do nox.
• AGENTE OXIDANTE AGENTE OXIDANTE — aceptor de — aceptor de elétrons; a espécie é reduzida.elétrons; a espécie é reduzida.
• AGENTE REDUTOR AGENTE REDUTOR — doador de — doador de elétrons; a espécie é oxidada.elétrons; a espécie é oxidada.
55
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
Reação redox diretaReação redox direta
Os agentes oxidante e redutor estão em contatoOs agentes oxidante e redutor estão em contato
Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s)(aq) + 2 Ag(s)
66
Cobre + Íons PrataCobre + Íons Prata
77
Reações de Oxidação-Redução
Reações de Oxidação-Redução
Reação redox indiretaReação redox indireta
Uma bateria funciona através da transferência de Uma bateria funciona através da transferência de elétrons, através de um fio externo, do agente elétrons, através de um fio externo, do agente
redutor para o agente oxidanteredutor para o agente oxidante
88Por quê estudar Por quê estudar eletroquímica?eletroquímica?
Por quê estudar Por quê estudar eletroquímica?eletroquímica?
• BateriasBaterias
• CorrosãoCorrosão
• Produção Produção industrial de industrial de insumos como Clinsumos como Cl22, , NaOH, FNaOH, F22 e Al e Al
• Reações redox Reações redox biológicasbiológicas
O grupo HEMEO grupo HEME
99
Células Células EletroquímicasEletroquímicas
Células Células EletroquímicasEletroquímicas
• Um aparelho que permite que Um aparelho que permite que uma reação redox ocorra pela uma reação redox ocorra pela transferência de elétrons transferência de elétrons através de uma conexão através de uma conexão externa.externa.
• Reação produto-favorecida ---Reação produto-favorecida ---> > célula voltaica ou galvânicacélula voltaica ou galvânica ----> corrente elétrica----> corrente elétrica
• Reação reagente-favorecida ---Reação reagente-favorecida ---> > célula eletrolíticacélula eletrolítica ---> ---> corrente elétrica usadas para corrente elétrica usadas para causar uma mudançacausar uma mudança Baterias são células Baterias são células
voltaicasvoltaicas
1010
AnodoAnodo CatodoCatodo
Conceitos Básicos de Conceitos Básicos de Células EletroquímicasCélulas Eletroquímicas
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
1111
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
Zn metal
Cu2+ ions
Zn metal
Cu2+ ions
Com o tempo, o Cu se deposita na peça de Zn, e o Zn “desaparece”.
Com o tempo, o Cu se deposita na peça de Zn, e o Zn “desaparece”.
•Zn é oxidado Zn é oxidado e é o agente redutor e é o agente redutor Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-•CuCu2+2+ é reduzido é reduzido e é o agente oxidantee é o agente oxidanteCuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)
1212
Oxidação: Zn(s) ---> ZnOxidação: Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-Redução: CuRedução: Cu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)
Zn metal
Cu2+ ions
Zn metal
Cu2+ ions
Elétrons são transferidos do Zn ao Cu2+, mas não há corrente útil.
Elétrons são transferidos do Zn ao Cu2+, mas não há corrente útil.
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
1313
•Para se obter corrente útil, Para se obter corrente útil, nós separamos os agentes nós separamos os agentes oxidante e redutor, de forma oxidante e redutor, de forma que a transferência de que a transferência de elétrons ocorra através de um elétrons ocorra através de um
fiofio..
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
MUDANÇA QUÍMICA --->MUDANÇA QUÍMICA --->CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA
Consegue-se isto em uma célula Consegue-se isto em uma célula GALVÂNICAGALVÂNICA ou ou VOLTAICA.VOLTAICA.
Um agrupamento destas células é Um agrupamento destas células é
denominado denominado bateriabateria..
1414
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
••Os elétrons viajam através de um fio externo.Os elétrons viajam através de um fio externo.•Uma Ponte Salina Uma Ponte Salina permite que os ânions e cátions permite que os ânions e cátions se movam através dos compartimentos (eletrodos).se movam através dos compartimentos (eletrodos).
••Os elétrons viajam através de um fio externo.Os elétrons viajam através de um fio externo.•Uma Ponte Salina Uma Ponte Salina permite que os ânions e cátions permite que os ânions e cátions se movam através dos compartimentos (eletrodos).se movam através dos compartimentos (eletrodos).
Zn --> ZnZn --> Zn2+2+ + 2e- + 2e- CuCu2+2+ + 2e- --> Cu + 2e- --> Cu
<--Ânions<--ÂnionsCátions-->Cátions-->
OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodoNegativoNegativo
OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodoNegativoNegativo
ReduçãoReduçãoCatodoCatodoPositivoPositivo
ReduçãoReduçãoCatodoCatodoPositivoPositivo
1515A Célula Cu|CuA Célula Cu|Cu2+2+ e Ag|Ag e Ag|Ag++
1616
Célula Célula EletroquímicaEletroquímica
Célula Célula EletroquímicaEletroquímica
Os elétrons se movem Os elétrons se movem do anodo para o do anodo para o catodo no fio.catodo no fio.Os ânions e cátions se Os ânions e cátions se movem através da movem através da ponte salina.ponte salina.
1717
Anodo, local Anodo, local da oxidação,da oxidação,negativonegativo
Catodo, local Catodo, local da redução, da redução, positivopositivo
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
1818
Termos Usados Para Termos Usados Para Células VoltaicasCélulas Voltaicas
Figure 20.3Figure 20.3
1919E em Condiçoes Não-E em Condiçoes Não-PadrãoPadrão
• A A EQUAÇÃO DE NERNSTEQUAÇÃO DE NERNST• E = potencial sob condições não-padrãoE = potencial sob condições não-padrão
• n = no. de elétrons trocadosn = no. de elétrons trocados
• ln = “log neperiano”ln = “log neperiano”
• Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚
• Se [R] > [P], então E é Se [R] > [P], então E é maiormaior que E˚ que E˚
• Se [R] < [P], então E é Se [R] < [P], então E é menormenor que E˚ que E˚
][Reagentes
Produtos][ln
n
0257,0E E o
][Reagentes
Produtos][ln
n
0257,0E E o
2020POTENCIAL DE CÉLULA, POTENCIAL DE CÉLULA, EE
• Os elétrons são “movidos” do anodo para o catodo Os elétrons são “movidos” do anodo para o catodo por uma força eletromotriz, ou por uma força eletromotriz, ou femfem..
• Para a célula Zn/Cu, isto é indicado por uma Para a célula Zn/Cu, isto é indicado por uma voltagem de 1,10 V a 25 ˚C e quando [Znvoltagem de 1,10 V a 25 ˚C e quando [Zn2+2+] e [Cu] e [Cu2+2+] = ] = 1,0 M.1,0 M.
Zn e ZnZn e Zn2+2+,,anodoanodo
Cu e CuCu e Cu2+2+,,catodocatodo
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons1.10 V1.10 V
1.0 M1.0 M 1.0 M1.0 M
2121
POTENCIAL DA CÉLULA, EPOTENCIAL DA CÉLULA, E
• Para a célula Zn/Cu, o Para a célula Zn/Cu, o potencialpotencial é é +1,10 V+1,10 V a 25 ˚C e a 25 ˚C e quando [Znquando [Zn2+2+] e [Cu] e [Cu2+2+] = 1,0 M.] = 1,0 M.
• Este é o Este é o POTENCIAL PADRÃO DA CÉLULA, POTENCIAL PADRÃO DA CÉLULA, EEoo
• Uma medida quantitativa da tendência dos reagentes Uma medida quantitativa da tendência dos reagentes irem aos produtos quando todos estão em seus irem aos produtos quando todos estão em seus estados padrão a 25 ˚C. estados padrão a 25 ˚C.
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
2222
Calculando a Voltagem da Calculando a Voltagem da CélulaCélula
• Semi-reações balanceadas podem ser Semi-reações balanceadas podem ser somadas para dar a equação global somadas para dar a equação global balanceada. balanceada.
Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-CuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)
Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e-CuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s)----------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s)
Se conhecermos ESe conhecermos Eoo para cada semi- para cada semi-reação, podemos obter Ereação, podemos obter Eoo para a reação para a reação global.global.
2323
POTENCIAIS DE CÉLULA, EPOTENCIAIS DE CÉLULA, Eoo
Não é possível medir o potencial de semi-reação diretamente. Portanto, medimos contra a CÉLULA PADRÃO CÉLULA PADRÃO DE HIDROGÊNIO, SHE.DE HIDROGÊNIO, SHE.
2 H2 H++(aq, 1 M) + 2e- <----> H(aq, 1 M) + 2e- <----> H22(g, 1 atm)(g, 1 atm)2 H2 H++(aq, 1 M) + 2e- <----> H(aq, 1 M) + 2e- <----> H22(g, 1 atm)(g, 1 atm)
EEoo = 0.0 V = 0.0 V
2424
Meia-célula Zn/Zn2+ conectada a SHE.Eo pára a célula = +0.76 V
Meia-célula Zn/Zn2+ conectada a SHE.Eo pára a célula = +0.76 V
Volts
ZnH2
Salt Bridge
Zn2+ H+
Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE
2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE
- +
Volts
ZnH2
Salt Bridge
Zn2+ H+
Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE
2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE
- +
Eletrodo Eletrodo negativonegativo
Doador de Doador de elétronselétrons
Aceptor de Aceptor de elétronselétrons
Eletrodo Eletrodo positivopositivo
2 H2 H++ + 2e- --> H + 2e- --> H22
ReduçãoReduçãoCatodoCatodo
Zn --> ZnZn --> Zn2+2+ + 2e- + 2e- OxidaçãoOxidação
AnodoAnodo
2525
Redução de HRedução de H++ por Zn por Zn
2626
Volts
ZnH2
Salt Bridge
Zn2+ H+
Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE
2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE
- +
Volts
ZnH2
Salt Bridge
Zn2+ H+
Zn Zn2+ + 2e- OXIDATION ANODE
2 H+ + 2e- H2REDUCTIONCATHODE
- +
A reação global é a redução do HA reação global é a redução do H++ pelo metal Zn. pelo metal Zn.
Zn(s) + 2 HZn(s) + 2 H++ (aq) --> Zn (aq) --> Zn2+2+ + H + H22(g)(g) E Eoo = +0,76 V = +0,76 V
Portanto, Portanto, EEoo para para Zn ---> ZnZn ---> Zn2+2+ (aq) + 2e- (aq) + 2e- é é +0,76 V+0,76 V
Zn é um agente redutor Zn é um agente redutor melhormelhor do que H do que H22..
2727
Volts
CuH2
Salt Bridge
Cu2+ H+
Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE
H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE
-+
Volts
CuH2
Salt Bridge
Cu2+ H+
Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE
H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE
-+
Célula Cu/CuCélula Cu/Cu2+2+ e H e H22/H/H++
EEoo = +0,34 V = +0,34 V
Aceptor Aceptor de de
elétronselétrons
Doador Doador de de
elétronselétrons
CuCu2+2+ + 2e- --> Cu + 2e- --> CuReduçãoReduçãoCatodoCatodo
HH22 --> 2 H --> 2 H++ + 2e- + 2e-
OxidaçãoOxidaçãoAnodoAnodo
PositivoPositivo NegativoNegativo
2828
Célula Cu/CuCélula Cu/Cu2+2+ e H e H22/H/H++
A reação global é a redução do CuA reação global é a redução do Cu2+2+ pelo gás H pelo gás H22..
CuCu2+2+ (aq) + H (aq) + H22(g) ---> Cu(s) + 2 H(g) ---> Cu(s) + 2 H++(aq)(aq)
EEoo medidomedido = +0,34 V = +0,34 V
Portanto, Portanto, EEoo para Cu para Cu2+2+ + 2e- ---> Cu + 2e- ---> Cu é é
Volts
CuH2
Salt Bridge
Cu2+ H+
Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE
H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE
-+
Volts
CuH2
Salt Bridge
Cu2+ H+
Cu2+ + 2e- Cu REDUCTION CATHODE
H2 2 H+ + 2e-OXIDATION ANODE
-+
+0.34 V+0.34 V
2929
Célula Eletroquímica Zn/CuCélula Eletroquímica Zn/Cu
Zn(s) ---> ZnZn(s) ---> Zn2+2+(aq) + 2e-(aq) + 2e- EEoo = +0,76 V = +0,76 VCuCu2+2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)(aq) + 2e- ---> Cu(s) EEoo = +0,34 V = +0,34 V------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CuCu2+2+(aq) + Zn(s) ---> Zn(aq) + Zn(s) ---> Zn2+2+(aq) + Cu(s) (aq) + Cu(s)
EEoo (calc’d) = +1,10 V (calc’d) = +1,10 V
Catodo, Catodo, positivo, positivo, dreno de dreno de elétronselétrons
Anodo, Anodo, negativo, negativo, fonte de fonte de elétronselétrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons ++
3030
Representação de uma Representação de uma Célula EletroquímicaCélula Eletroquímica
Zn(s)|Zn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s)
• Um eletrodo é representado por |
• A ponte salina é representada por ||
Outro exemplo:
Pt(s)|H2(g)|H+(aq)||Fe3+(aq)|Fe2+(aq)|Pt(s)
• Corresponde a uma célula que tem um eletrodo de hidrogênio à esquerda, e um eletrodo ferro(II)-ferro(III) à direita
3131
Usos dos Valores de EUsos dos Valores de EooUsos dos Valores de EUsos dos Valores de Eoo
• Organizar as semi-Organizar as semi-reações através de reações através de sua habilidade sua habilidade relativa para atuar relativa para atuar como agentes como agentes oxidantes.oxidantes.• Valores TabeladosValores Tabelados• Usar estes valores Usar estes valores
para prever para prever potenciais de potenciais de célula e a direção célula e a direção de reações redox.de reações redox.
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
Zn
Zn2+ ions
Cu
Cu2+ ions
wire
saltbridge
electrons
3232
TABELA DE POTENCIAIS TABELA DE POTENCIAIS PADRÃO DE REDUÇÃOPADRÃO DE REDUÇÃO
TABELA DE POTENCIAIS TABELA DE POTENCIAIS PADRÃO DE REDUÇÃOPADRÃO DE REDUÇÃO
2
Eo (V)
Cu2+ + 2e- Cu +0.34
2 H+ + 2e- H 0.00
Zn2+ + 2e- Zn -0.76
Poder oxidantedo íon
Poder redutordo elemento
3333
Escala de Potenciais Para Semi-Reações de Escala de Potenciais Para Semi-Reações de Redução. Redução.
3434
3535
Usando Potenciais Padrão, EUsando Potenciais Padrão, Eoo
• Qual é o melhor agente oxidante:
O2, H2O2, ou Cl2? H2O2
• Qual é o melhor agente redutor:
Hg, Al, ou Sn? Al
3636
Potenciais Redox Padrão, EPotenciais Redox Padrão, Eoo
Cu2+ + 2e- Cu +0,34
+2 H + 2e- H2 0,00
Zn2+ + 2e- Zn -0,76
Regra noroeste-sudeste: Regra noroeste-sudeste: reações produto-reações produto-favorecidas ocorrem entre um agente redutor favorecidas ocorrem entre um agente redutor
no canto sudeste (anodo) e um agente no canto sudeste (anodo) e um agente oxidante no canto noroeste (catodo). oxidante no canto noroeste (catodo).
Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer substância mais alta do que ela à esquerda. substância mais alta do que ela à esquerda.
3737
Potenciais Redox Padrão, EPotenciais Redox Padrão, Eoo
Qualquer substância à direita irá Qualquer substância à direita irá reduzir qualquer substância reduzir qualquer substância mais alta do que ela à mais alta do que ela à esquerda.esquerda.
• Zn pode reduzir HZn pode reduzir H++ and Cu and Cu2+2+..
• HH22 pode reduzir Cu pode reduzir Cu2+2+ mas não mas não
ZnZn2+2+
• Cu não pode reduzir HCu não pode reduzir H++ ou ou ZnZn2+2+..
Eo (V)
Cu2+ + 2e- Cu +0.34
2 H+ + 2e- H2 0.00
Zn2+ + 2e- Zn -0.76
oxidizingability of ion
reducing abilityof element
Eo (V)
Cu2+ + 2e- Cu +0.34
2 H+ + 2e- H2 0.00
Zn2+ + 2e- Zn -0.76
oxidizingability of ion
reducing abilityof element
3838
Usando Potenciais Padrão, EUsando Potenciais Padrão, Eoo
• Em que direção as seguintes reações irão Em que direção as seguintes reações irão
prosseguir?prosseguir?
• Cu(s) + 2 AgCu(s) + 2 Ag++(aq) ---> Cu(aq) ---> Cu2+2+(aq) + 2 Ag(s)(aq) + 2 Ag(s)
• 2 Fe2 Fe2+2+(aq) +(aq) + Sn2+(aq) ---> 2 Fe3+(aq) + Sn(s)
• Qual é Eototal para a reação global?
3939
Potenciais Redox Padrão, Potenciais Redox Padrão, EEoo
E˚E˚totaltotal = “distância” da semi-reação “de cima” = “distância” da semi-reação “de cima”
(catodo)(catodo) para a semi-reação “de baixo” para a semi-reação “de baixo” (anodo)(anodo)
E˚E˚totaltotal = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo
EEoototaltotal para a reação Cu/Ag para a reação Cu/Ag++ = +0.46 V = +0.46 V
4040
Volts
Cd Salt Bridge
Cd2+
Fe
Fe2+
Volts
Cd Salt Bridge
Cd2+
Fe
Fe2+
Cd --> CdCd --> Cd2+2+ + 2e- + 2e- ouou
CdCd2+2+ + 2e- --> Cd + 2e- --> Cd
Fe --> FeFe --> Fe2+2+ + 2e- + 2e-ouou
FeFe2+2+ + 2e- --> Fe + 2e- --> Fe
EEoo Para Uma Célula Para Uma Célula VoltaicaVoltaica
Todos os ingredientes estão presentes. Em que Todos os ingredientes estão presentes. Em que direção a reação prossegue? direção a reação prossegue?
4141
Da tabela, temos Da tabela, temos
•• Fe é um agente redutor Fe é um agente redutor melhor do que Cd melhor do que Cd (seu (seu potencial de redução é potencial de redução é mais negativo)mais negativo)
•• CdCd2+2+ é um agente oxidante é um agente oxidante melhor do que Femelhor do que Fe2+2+
Volts
Cd Salt Bridge
Cd2+
Fe
Fe2+
Volts
Cd Salt Bridge
Cd2+
Fe
Fe2+
EEoo Para Uma Célula Para Uma Célula VoltaicaVoltaica
Reação globalReação globalFe + CdFe + Cd2+2+ ---> Cd + Fe ---> Cd + Fe2+2+
EEoo = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo = (-0,40 V) - (-0,44 V) = +0,04 V = (-0,40 V) - (-0,44 V) = +0,04 V
FeFe2+2+ + 2e + 2e-- Fe E Fe Eoo = -0,44 V = -0,44 V
CdCd2+2+ + 2e + 2e-- Cd E Cd Eoo = -0,40 V = -0,40 V
4242Mais Sobre o Cálculo de Mais Sobre o Cálculo de Potenciais de CélulaPotenciais de Célula
Assuma que o íon IAssuma que o íon I-- é capaz de reduzir a água. é capaz de reduzir a água.
2 H2O + 2e- ---> H2 + 2 OH- Catodo2 I- ---> I2 + 2e- Anodo-------------------------------------------------2 I- + 2 H2O --> I2 + 2 OH- + H2
2 H2O + 2e- ---> H2 + 2 OH- Catodo2 I- ---> I2 + 2e- Anodo-------------------------------------------------2 I- + 2 H2O --> I2 + 2 OH- + H2
Considerando que a reação ocorre da forma como foi Considerando que a reação ocorre da forma como foi
escrita, escrita,
E˚E˚totaltotal = E˚ = E˚catodocatodo - E˚ - E˚anodoanodo
= (-0,828 V) - (+0,535 V) = = (-0,828 V) - (+0,535 V) = -1,363 V-1,363 V
E˚ negativo significa que a reação ocorre no E˚ negativo significa que a reação ocorre no
sentido oposto. sentido oposto.
4343
E˚ tem relação com ∆G?E˚ tem relação com ∆G? SIM!SIM!
4444
Mas esse tal de Cicinho Mas esse tal de Cicinho chuta bem, não??chuta bem, não??
ComCom certeza!certeza!
4545
Michael FaradayMichael Faraday1791-18671791-1867
Originou os termos anodo, Originou os termos anodo, catodo, ânion, cátion, eletrodo.catodo, ânion, cátion, eletrodo.
Descobridor de: Descobridor de:
• EletróliseEletrólise
• Ppd. magnéticas da matériaPpd. magnéticas da matéria
• Indução eletromagnéticaIndução eletromagnética
• Benzeno e outras substâncias Benzeno e outras substâncias químicas. químicas.
Era um professor popular entre os Era um professor popular entre os alunos.alunos.
4646
EEoo e ∆G e ∆Goo
EEoo está relacionado a ∆G está relacionado a ∆Goo, a , a variação de energia livre para a variação de energia livre para a reação. reação.
∆∆GGoo = - n F E = - n F Eoo onde F = constante de Faraday onde F = constante de Faraday
= 9,6485 x 10= 9,6485 x 1044 J/V•molJ/V•mol
e n é o número de mols de e n é o número de mols de elétrons tranferidos.elétrons tranferidos.
Michael FaradayMichael Faraday1791-18671791-1867
4747
EEoo e ∆G e ∆Goo
∆∆GGoo = - n F E = - n F Eoo
Para uma reação Para uma reação produto-favorecidaproduto-favorecida
Reagentes ----> ProdutosReagentes ----> Produtos
∆∆GGo o < 0 e portanto E < 0 e portanto Eo o > 0 > 0
EEoo é positivo é positivo
Para uma reação Para uma reação reagente-favorecidareagente-favorecida
Reagentes <---- ProdutosReagentes <---- Produtos
∆∆GGo o > 0 e portanto E > 0 e portanto Eo o < 0 < 0
EEoo é negativo é negativo
4848E em Condiçoes Não-E em Condiçoes Não-PadrãoPadrão
• A A EQUAÇÃO DE NERNSTEQUAÇÃO DE NERNST• E = potencial sob condições não-padrãoE = potencial sob condições não-padrão
• n = no. de elétrons trocadosn = no. de elétrons trocados
• ln = “log neperiano”ln = “log neperiano”
• Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚Se [P] e [R] = 1 mol/L, então E = E˚
• Se [R] > [P], então E é Se [R] > [P], então E é maiormaior que E˚ que E˚
• Se [R] < [P], então E é Se [R] < [P], então E é menormenor que E˚ que E˚
][Reagentes
Produtos][ln
n
0257,0E E o
][Reagentes
Produtos][ln
n
0257,0E E o
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