PILHAS

Prof. Marcos/Betinha

Existem dois dias do ano sobre os quais nada pode ser feito.

.... O ONTEM e o AMANHÃ.

Portanto HOJE é o dia certo para você fazer o que tiver que ser feito:

...amar, sonhar, ousar, produzir, acreditar, e acima de tudo...

SORRIR !

PILHAS

REAÇÃO PILHA ENERGIA QUÍMICA ELÉTRICA ELETRÓLISE

CONSTITUIÇÃO DAS PILHAS

ELETRODOS

– metal– solução do metal

FIO CONDUTOR DE ELÉTRONS

PONTE SALINA OU PLACA POROSA

Finalidade: Permitir o escoamento de íons de uma semicela

para outra, de modo que cada solução permaneça sempre eletricamente neutra.

Ponte Salina: Solução de água e sal.

No caso da pilha de Daniell

(solução de KCl)

MONTANDO UMA PILHA(PILHA DE DANIELL)

e- e- e-

Nomenclatura dos eletrodos

Desgaste da placa (corrosão)

oxidação do metal ( Zn/Zn2+)

ÂNODO

Pólo negativo ( - )

concentra a solução pela oxidação do metal a íon

Aumento de massa da placa

Redução do íon (Cu2+/Cu)

CÁTODO

Pólo positivo ( + )

diluição da solução pela redução do íon da solucão

CÁTODO

Pólo +ÂNODO

Pólo -

Reações das Pilhas

e- e- e- e-

Semi-reação de oxidação (perda de e-)

Semi-reação de redução (ganho de e-)

Zn + Cu2+ Zn2+ + CuREAÇÃO GLOBAL DA PILHA

Sentido dos

e-

NOTAÇÃO OFICIAL DA PILHA

As expressões eletrodo, cátodo e ânodo, surgiram no início do século XIX, sugeridos pelo cientista

inglês Michael Faraday (1791-1867).

Derivados do grego, essas expressões assumem os seguintes significados:

Eletrodo: caminho da eletricidade cátodo: percurso inferior (eletrodo onde ocorre reducão)

ânodo: percurso superior (eletrodo onde ocorre oxidação)

Atuamente esses significados não possuem conotacão científica e constituem apenas uma

curiosidade histórica.

De acordo com o proposto pela IUPAC, as pilhas são representadas indicando para o leitor a semi-reação que

deve ocorrer em cada eletrodo.

A0/A+ // B+/B0

NOTAÇÃO OFICIAL DA PILHA

Pólo –

Oxidação

ÂNODO

Pólo +

Redução

CÁTODO

Ponte salina

Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu

Sentido em que as reações ocorrem (Oxidação / Redução)

POTENCIAL DE UMA PILHA

O Potencial de um pilha é medido experimentalmente por um

aparelho denominado VOLTIMETRO, cujo objetivo é

medir a força eletromotriz (fem ou E) da pilha.

O valor indicado pelo voltímetro, em volts (V), corresponde a

diferença de potencial ou ddp (E) de uma pillha, e depende das

espécies químicas envolvidas, das suas concentrações e da

temperatura.

POTENCIAL DO ELETRODO

Potencial normal (ou Padrão) do EletrodoSímbolo = E0

Unidade = volt (V)

Conceito: é a grandeza que mede a capacidade que o eletrodo possui de sofrer oxi-redução nas condições

padrão

Condição PadrãoConcentração da solução: 1 mol/L;Pressão: 1 atmTemperatura: 25o.C

Cálculo do E da Pilha

E = E0 redução - E0 redução

maior menor

E = E0 oxidação - E0 oxidação

maior menor

ou

Medição dos Potenciais

Eletrodo PadrãoPor convenção foi escolhido o eletrodo de hidrogênio H2 / 2H+ como eletrodo padrão.

Esse eletrodo possui potencial de oxidação e/ou redução igual a ZERO

H2 2H+ + 2e E0 = 0,00 V

2H+ + 2e H2 E0 = 0,00 V

Pilha de zinco-hidrogênioPara determinar o potencial dos eletrodos, vamos

montar duas pilhas, tomando como base o eletrodo de hidrogênio:

Conclusões:

O fluxo dos elétrons: eletrodo de Zn para o eletrodo de

hidrogênio;

O Zinco está sofrendo oxidação e o íon hidrogênio, redução;

O eletrodo de hidrogênio tem MAIOR potencial de redução;

O eletrodo de zinco tem MENOR potencial de redução (sofre

oxidação);2H+

(aq) + 2e- H2

reduçãoZn Zn2+

(aq) +2e-

oxidação

Aplicando a equação do E

E = E0 redução - E0 redução

maior menor

0,76 = E0H2 - E0

Zn

0,76 = zero - E0Zn

E0Zn = - 0,76 V

O valor 0,76 V apresentado no voltímetro pertence ao eletrodo de Zinco,pois o eletrodo de hidrogênio

possui E0 = zero

Pilha de cobre-hidrogênioConclusões:

O fluxo dos elétrons: eletrodo de Hidrogênio para o eletrodo de Cobre;

O Hidrogênio está sofrendo oxidação e o íon cobre redução;

O eletrodo de cobre tem MAIOR potencial de redução;

O eletrodo de hidrogênio tem MENOR potencial de redução (sofre oxidação);

H2 2H+(aq) + 2e-

oxidação

Cu2+(aq) + 2e- Cu

redução

Aplicando a equação do E

E = E0redução - E0

redução

maior menor

0,34 = E0Cu - E0

H2

0,34 = E0Cu - Zero

E0Cu = + 0,34 V

O valor 0,34 V apresentado no voltímetro pertence ao eletrodo de cobre, pois o eletrodo de hidrogênio

possui E0 = zero

Construindo a tabela de Potenciais

Tabela de Potenciais de redução (E0red) com

solução aquosa a 25o.C, em volts (V)

Zn2+ + 2e- Zn0 -0,76

2H+ + 2e- H2 0,00

Cu2+ + 2e- Cu0 +0,34

Aumenta a força oxidante (poder de sofrer redução)

Aumenta a forma redutora (poder de sofrer oxidação)

Quanto menor o

potencial de redução

(mais negativo),

maior a capacidade

de sofrer OXIDAÇÃO

Quanto maior o

potencial de redução

(mais positivo), maior a

capacidade de sofrer

REDUÇÃO

Aumenta o caráter

OXIDANTE

Aumenta o caráter

REDUTOR

Aplicando nossa aula1 – Considerando a pilha esquematizada abaixo, indique:

a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio

funcione como ânodo da pilha.

b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M

escolhido no item a.

c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.

a) O metal M, que combinado com o eletrodo de alumínio

funcione como ânodo da pilha.

RESOLUÇÃO:

O Potencial de redução do alumínio é = -1,66 V;

O metal M para atuar como ânodo deverá sofrer OXIDAÇÃO e deverá, portanto possuir MENOR potencial de REDUÇÃO que o Alumínio.

O único metal com potencial de redução menor que o Alumínio é o MAGNÉSIO = -2,36 V

b) Calcule o E da pilha de Alumínio com o metal M

escolhido no item a.

E = E0redução - E0

redução

maior menor

E = E0Al - E0

Mg

E = + 0,70 V

E = -1,66 - (-2,36)

OBS: toda pilha é um processo espontâneo de transferência de

elétrons e portanto seu E e sempre positivo.

c) Indique o metal com maior caráter oxidante na tabela dada.

Maior caráter OXIDANTE, significa, maior capacidade

de sofrer REDUÇÃO;

Na tabela ao lado o metal com maior poder de redução

é a PRATA = + 0,80 V

2 – Observe a pilha abaixo e indique:

a) O ânodo da pilha.

b) O pólo positivo da

pilha.

c) O eletrodo que sofre oxidação.

d) Calcule o E da pilha.

e) Escreva a notação oficial da pilha.

RESOLUÇÃO

a) O ânodo da pilha.

b) O pólo positivo da pilha.

c) O eletrodo que sofre oxidação.

Sofre oxidação

ÂNODO

Pólo Negativo

Sofre redução

CÁTODO

Pólo Positivo

MENOR POTENCIAL DE REDUÇÃO

MAIOR POTENCIAL DE REDUÇÃO

Eletrodo de chumbo

Eletrodo de Prata

Eletrodo de Chumbo

d) Calcule o E da pilha.

Maior potencial de redução

Menor potencial de redução

E = E0redução - E0

redução

maior menor

E = E0Ag - E0

Pb

E = + 0,92 V

E = + 0,79 - (-0,13)

e) Escreva a notação oficial da pilha.

Pb0/Pb2+ // Ag+/Ag0

Pólo –

Oxidação

ÂNODO

Pólo +

Redução

CÁTODO

Ponte salina

3 – Considere a notação oficial da pilha e responda as questões:

Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni

a) O pólo negativo da pilha.

b) O cátodo da pilha.

c) Escreva as semi-reações da pilha e a reação global da pilha.

Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L

Cr3+ + 3e- Cr E0 = -0,41 V

Ni2+ + 2e- Ni E0 = -0,24 V

Menor potencial de redução (sofre oxidação)

Maior potencial de redução (sofre redução)

Eletrodo onde ocorre oxidação - Cr

Eletrodo onde ocorre redução - Ni

2Cr 2Cr3+ + 6e- (x2) semi-reação de oxidação semi-reação de redução 3Ni2+ + 6e- 3Ni (x3)

REAÇÃO GLOBAL: 2 Cr + 3Ni2+ 2 Cr3+ + 3Ni

Cr/Cr3+ // Ni2+/Ni

Dados: E0 red a 25o.C e soluções 1mol/L

Cr3+ + 3e- Cr E0 = -0,41 V

Ni2+ + 2e- Ni E0 = -0,24 V

d) Calcule o E da pilha.

E = E0redução - E0

redução

maior menor

E = E0Ni - E0

Cr

E = + 0,17 V

E = - 0,24 - (-0,41)

Mg Pb

V

limão

Dados: Mg2+

(aq) + 2e Mg(s) Eo = -2,36V

Pb2+(aq) + 2e Pb(s) Eo = -0,13V

2H+(aq) + 2e H2(g) Eo = 0,00V

Sobre essa célula, assinale a alternativa INCORRETA.

a) A placa de magnésio é o pólo positivo.b) O suco de limão é a solução eletrolítica.c) Os elétrons fluem da placa de magnésio para a placa de chumbo através do circuito externo.d) A barra de chumbo é o catodo.e) No anodo ocorre uma semi-reação de oxidação.

4 – (UFPR/2006) Considere a seguinte célula galvânica.

INCORRETA: LETRA a ) a placa de magnésio é o pólo NEGATIVO (menor potencial de redução, sofre oxidação, no

ânodo)