EletroquímicaEletroquímica

20 de maio de 200920 de maio de 2009

IntroduçãoIntrodução O que são reações REDOX (oxidação-redução)?O que são reações REDOX (oxidação-redução)? A transferência de elétronsA transferência de elétrons Oxi-redução = oxirredução (novo acordo Oxi-redução = oxirredução (novo acordo

ortográfico)ortográfico) Ex:Ex:

Fixação do nitrogênio Fixação do nitrogênio NN22(g) +8 H(g) +8 H33OO++(aq)+6e(aq)+6e- - 2NH 2NH44

++(aq) + 8H(aq) + 8H22O(l) ; O(l) ; Citocromo P450:Citocromo P450: RH + ORH + O22 + 2H + 2H++ + 2e + 2e- - ROH + HROH + H22OO

Degradação da Nevirapina Degradação da Nevirapina pelo CYP450pelo CYP450

Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)

O cobre sofre oxidação (perda de O cobre sofre oxidação (perda de elétrons);elétrons);

Cu Cu Cu Cu2+2+ + 2 e + 2 e--

A prata sofre redução (ganho de A prata sofre redução (ganho de elétrons);elétrons);

2 Ag2 Ag++ + 2 e + 2 e-- 2 Ag 2 Ag

A equação global;A equação global; Cu Cu Cu Cu2+2+ + 2e + 2e-- 2 Ag2 Ag+ + + 2e+ 2e-- Ag Ag

____________________________________________________

Cu + 2 AgCu + 2 Ag+ + Cu Cu2+2+ + 2 Ag + 2 Ag

Número de OxidaçãoNúmero de Oxidação

O Nox corresponde à carga real ou O Nox corresponde à carga real ou relativa de um átomo.relativa de um átomo.

1) Substâncias simples Nox = zero1) Substâncias simples Nox = zero 2) íons simples Nox = carga do íon2) íons simples Nox = carga do íon 3) íons compostos = a soma algébrica 3) íons compostos = a soma algébrica

dos Nox dos elementos é igual à carga dos Nox dos elementos é igual à carga do íondo íon

4) Nas moléculas = a soma algébrica 4) Nas moléculas = a soma algébrica dos Nox dos elementos é igual a zerodos Nox dos elementos é igual a zero

Nox de referênciaNox de referência Nox fixosNox fixos:: Metais Alcalinos (1A) = +1Metais Alcalinos (1A) = +1 Metais Alcalinos Terrosos (2A) = +2Metais Alcalinos Terrosos (2A) = +2 Alumínio (Al) = +3 / Prata (Ag) = +1Alumínio (Al) = +3 / Prata (Ag) = +1 Zinco (Zn) = +2 / Flúor = -1Zinco (Zn) = +2 / Flúor = -1

Nox de Radicais importantesNox de Radicais importantes:: Hidroxila (OHHidroxila (OH--) = -1, Cianeto (CN) = -1, Cianeto (CN--) = ) =

-1-1 Amônio (NHAmônio (NH44

++) = +1) = +1

Identifique a substância Identifique a substância oxidada e a reduzida oxidada e a reduzida

2 Al(s) + 3 Cl2 Al(s) + 3 Cl22 (g) (g) 2 AlCl 2 AlCl33(s) ?(s) ?

FeS(s) + 3 NOFeS(s) + 3 NO33--(aq) + 4 H(aq) + 4 H33OO+ + (aq) (aq)

3 NO (g) + SO3 NO (g) + SO442-2- (aq) + Fe (aq) + Fe3+3+ (aq) + 6H (aq) + 6H22O (l)?O (l)?

2 H2 H++(aq) + Pb(s) + SO(aq) + Pb(s) + SO44-2-2(aq) (aq) PbSOPbSO44(s) + (s) +

HH22(g)?(g)?

Exemplo:Exemplo:

Qual o Nox do Oxigênio nas seguintes Qual o Nox do Oxigênio nas seguintes substâncias: substâncias:

HH22O?, OO?, O22? O? O33? H? H22OO22? OF? OF22? ? Qual o número de Oxidação do Qual o número de Oxidação do

Hidrogênio:Hidrogênio: HCl? HHCl? H22 ? LiH? ? LiH? Qual o número de oxidação do carbono:Qual o número de oxidação do carbono: C(grafite)? C(diamante)? C(fulereno)?C(grafite)? C(diamante)? C(fulereno)?

Equilíbrio de reações Equilíbrio de reações REDOXREDOX

Exemplo: Equilibrar as reações Exemplo: Equilibrar as reações abaixo em meio neutro:abaixo em meio neutro:

A) CrA) Cr2+2+(aq) + I(aq) + I22 (aq) (aq) Cr Cr3+3+(aq) + I(aq) + I- -

(aq) ?(aq) ?

B) ClB) Cl22 (aq) + Br (aq) + Br--(aq) (aq) Br Br22(aq) + Cl(aq) + Cl--

(aq) ?(aq) ?

A) CrA) Cr2+2+(aq) + I(aq) + I22 (aq) (aq) Cr Cr3+3+(aq) + (aq) + II- -

(aq) ?(aq) ? 1º) Identificar as semi-reações de 1º) Identificar as semi-reações de

oxidação e reduçãooxidação e redução CrCr2+ 2+ Cr Cr3+ 3+ + e + e-- (oxidação) (oxidação)

II22 + e + e- - I I-- (redução); (redução); 2º) Balancear o número de átomo2º) Balancear o número de átomo CrCr2+ 2+ Cr Cr3+ 3+ + e + e--

II22 + e + e-- 22 I I- -

3º) Balancear as cargas na equação 3º) Balancear as cargas na equação CrCr2+ 2+ Cr Cr3+ 3+ + e + e--

II22 + + 22ee-- 2 I 2 I--

4º) Multiplicar pelo fator apropriado4º) Multiplicar pelo fator apropriado

(Cr(Cr2+ 2+ Cr Cr3+ 3+ + e + e--) x 2) x 2

II22 + 2e + 2e-- 2 I 2 I--

__________________________________________________________________________

2 Cr2 Cr2+ 2+ + I+ I22 Cr Cr3+ 3+ + 2 I + 2 I- -

Equilibrar, a reação abaixo em meio Equilibrar, a reação abaixo em meio neutro?neutro?

B) ClB) Cl22 (aq) + Br (aq) + Br--(aq) (aq) Br Br22(aq) + Cl(aq) + Cl--

(aq) ?(aq) ?

ClCl22 (aq) + 2 Br (aq) + 2 Br--(aq) (aq) Br Br22(aq) + 2 Cl(aq) + 2 Cl--(aq)(aq)

Equilíbrio de reações Equilíbrio de reações REDOX em meio ácidoREDOX em meio ácido

O mesmo procedimento do meio neutro, mas no balanço de átomos deve-se usar HO mesmo procedimento do meio neutro, mas no balanço de átomos deve-se usar H++ Exemplo: equilibrar a reação:Exemplo: equilibrar a reação: HH22CC22OO22 + MnO + MnO44

-- Mn Mn2+2+ + CO + CO22

11º) Identificar a oxidação e a reduçãoº) Identificar a oxidação e a redução Variação do Nox do Mn :Variação do Nox do Mn :

+7 (MnO+7 (MnO44--) para +2 (Mn) para +2 (Mn2+2+););

Variação no Nox do C:Variação no Nox do C: +3 (H+3 (H22CC22OO44) para +4 (CO) para +4 (CO22))

Portanto:Portanto:

HH22CC22OO44 CO CO22; (oxidação);; (oxidação); MnOMnO44

-- Mn Mn2+2+; (redução).; (redução).

2º) Balanço de átomos2º) Balanço de átomos HH22CC22OO44 22 CO CO22;;

HH22CC22OO44 2 CO 2 CO22 + + 2 H2 H++

ee MnOMnO44

-- Mn Mn2+2+ + + 4 H4 H22OO;;

8 H8 H++ + MnO+ MnO44-- Mn Mn2+2+ + 2 H + 2 H22O;O;

3º) Balanço de Carga3º) Balanço de Carga HH22CC22OO44 2 CO 2 CO22 + 2 H + 2 H+ + + + 2 e2 e-- e;e; 5 e5 e-- + 8 H + 8 H+ + + MnO+ MnO44

-- Mn Mn2+2+ + 4 + 4 HH22O;O;

4º) Multiplicar as meia-reações por 4º) Multiplicar as meia-reações por fatores apropriadosfatores apropriados

(H(H22CC22OO44 2 CO 2 CO22 + 2 H + 2 H+ + + 2 e+ 2 e--) x 5 ) x 5

2 x (5 e2 x (5 e-- + 8 H + 8 H+ + + MnO+ MnO44-- Mn Mn2+2+ + 4 H + 4 H22O);O);

________________________________________________________________________

5 H5 H22CC22OO44 + 16 H + 16 H++ + 2 MnO + 2 MnO44-- 2 Mn 2 Mn2+2+ + 8 + 8

HH22O + 10 HO + 10 H++

5º) Cancelar os produtos comuns aos 5º) Cancelar os produtos comuns aos dois lados da equaçãodois lados da equação

5 H5 H22CC22OO44 + 6 H + 6 H++ + 2 MnO + 2 MnO44-- 2 Mn 2 Mn2+2+ + 8 + 8

HH22O O

Exemplo:Exemplo: Balancear:Balancear: A) AgA) Ag++ (aq) + HCHO(aq) (aq) + HCHO(aq) Ag(s) + Ag(s) +

HCOHCO22H (aq);H (aq);

B) HB) H22S (aq) + CrS (aq) + Cr22OO772-2-(aq) (aq) S(s) + S(s) +

CrCr3+3+(aq);(aq); C) Zn(s) + VOC) Zn(s) + VO33

--(aq) (aq) V V3+3+(aq) + Zn(aq) + Zn2+2+

(aq);(aq);

respostasrespostas A) 2 AgA) 2 Ag++(aq) + 2 H(aq) + 2 H22O (l) + HCOH O (l) + HCOH 2 2

Ag (s) +HCOAg (s) +HCO22H + 2HH + 2H++

B) 3 HB) 3 H22S (aq) + 8HS (aq) + 8H++ (aq) + Cr (aq) + Cr22OO772-2-

(aq) (aq) 3 S(s) + 2 Cr 3 S(s) + 2 Cr3+3+ (aq) + 7 H (aq) + 7 H22O (l) O (l)

C) Zn (s) + 6HC) Zn (s) + 6H++ (aq) + VO (aq) + VO3-3- Zn Zn2+2+

(aq) + V(aq) + V3+3+ (aq) + 3 H (aq) + 3 H22OO

Equilíbrio de reações Equilíbrio de reações REDOX em meio básicoREDOX em meio básico

SnOSnO222-2- (aq) + Bi(OH) (aq) + Bi(OH)33(s) (s) Bi(s) + SnO Bi(s) + SnO33

2-2- (aq)?(aq)?

1º) 1º) Identificar a redução e a oxidaçãoIdentificar a redução e a oxidação

O Nox do Bi varia de +3 (Bi(OH)O Nox do Bi varia de +3 (Bi(OH)33) para ) para 0 (Bi)0 (Bi)

O Nox do Sn varia de +2 (SnOO Nox do Sn varia de +2 (SnO222-2-) para ) para

+4 (SnO+4 (SnO332-2-) )

Portanto;Portanto; Bi(OH)3(s) Bi(OH)3(s) Bi(s); (redução); Bi(s); (redução); SnOSnO22

2-2- (aq) (aq) SnO SnO332- 2- (oxidação)(oxidação)

2º) Balanço de átomos2º) Balanço de átomos Bi(OH)Bi(OH)33 Bi(s) + Bi(s) + 3 OH3 OH--(aq);(aq);

2 OH2 OH-- (aq) (aq) + SnO + SnO222-2- (aq) (aq) SnO SnO33

2-2-(aq);(aq);

2 OH2 OH-- (aq) + SnO (aq) + SnO222-2- (aq) (aq) SnO SnO33

2-2-(aq) + (aq) + HH22O(l);O(l);

3º) Balanço de cargas3º) Balanço de cargas 3e3e-- + Bi(OH) + Bi(OH)33 Bi(s) + 3 OH Bi(s) + 3 OH--(aq);(aq);

2 OH2 OH-- (aq) + SnO (aq) + SnO222-2- (aq) (aq) SnO SnO33

2-2-(aq) + (aq) + HH22O(l)+ O(l)+ 2e2e--;;

4º) Multiplicar as semi-reações por 4º) Multiplicar as semi-reações por um fator apropriadoum fator apropriado

(3e(3e-- + Bi(OH) + Bi(OH)33 Bi(s) + 3 OH Bi(s) + 3 OH--(aq);) (aq);) x 2x 2

(2 OH(2 OH-- (aq) + SnO (aq) + SnO222-2- (aq) (aq) SnO SnO33

2-2-

(aq) + H(aq) + H22O(l)+ 2eO(l)+ 2e--) ) x 3x 3;; __________________________________________________________________________ 2 Bi(OH)2 Bi(OH)33 + 3 SnO + 3 SnO22

2- 2- (aq) (aq) 2 Bi(s) + 2 Bi(s) + 3 SnO3 SnO33

2-2-(aq) + 3 H(aq) + 3 H22O(l)O(l)

Equilibre as reações em Equilibre as reações em meio básicomeio básico

A) Zn(s) + ClOA) Zn(s) + ClO--(aq) (aq) Zn(OH) Zn(OH)22(s) + (s) + ClCl--(aq);(aq);

B) ClOB) ClO--(aq) + CrO(aq) + CrO22-- (aq) (aq) Cl Cl- - (aq) + (aq) +

CrOCrO442-2- (aq); (aq);

C) BrC) Br22(l) (l) Br Br--(aq) + BrO(aq) + BrO33--(aq)(aq)

Pilha EletroquímicaPilha Eletroquímica

Separando-se as reações de oxidação Separando-se as reações de oxidação e redução em dois recipientes e redução em dois recipientes distintos pode-se criar uma corrente distintos pode-se criar uma corrente elétrica através de um condutor.elétrica através de um condutor.

Ponte salina: mantém o equilíbrio de Ponte salina: mantém o equilíbrio de cargas nos recipientes;cargas nos recipientes;

Anodo: eletrodo negativo;Anodo: eletrodo negativo; Catodo: eletrodo positivo;Catodo: eletrodo positivo;

A pilha eletroquímicaA pilha eletroquímica Zn(s)+ CuZn(s)+ Cu2+2+(aq) (aq) Zn(aq)+ Cu(s) Zn(aq)+ Cu(s)

ExemploExemplo

Imagine uma pilha eletroquímica feita com Imagine uma pilha eletroquímica feita com a ponte salina de NaNOa ponte salina de NaNO33, e a reação redox:, e a reação redox:

Cd(s) + NiCd(s) + Ni2+2+(aq) (aq) Ni(s) + Cd Ni(s) + Cd2+2+(aq);(aq); Qual é a meia-reação que ocorre em cada Qual é a meia-reação que ocorre em cada

eletrodo?eletrodo? Qual é o anodo e qual é o catodo?Qual é o anodo e qual é o catodo? Qual a direção do fluxo de elétrons no Qual a direção do fluxo de elétrons no

circuito externo e do fluxo de íons na circuito externo e do fluxo de íons na ponte salina?ponte salina?

respostaresposta

Fluxo na Ponte Salina: NaFluxo na Ponte Salina: Na++ Catodo; NO Catodo; NO33-- Anodo Anodo

ExercícioExercício

Imagine uma pilha eletroquímica Imagine uma pilha eletroquímica com a reação REDOX:com a reação REDOX:

Ni(s) + 2AgNi(s) + 2Ag++(aq) (aq) Ni Ni2+2+(aq) + 2 Ag (aq) + 2 Ag (s); e uma ponte salina de KNO(s); e uma ponte salina de KNO33;;

Qual a direção no fluxo de elétrons? Qual a direção no fluxo de elétrons? Qual a direção do fluxo de íons Qual a direção do fluxo de íons nitrato?nitrato?

Qual o anodo e o catodo da pilha?Qual o anodo e o catodo da pilha?

RespostaResposta

Direção do fluxo de íons NO3-

Anodo

Pilhas e potenciais Pilhas e potenciais eletroquímicoseletroquímicos

A corrente elétrica é gerada pelo potencial A corrente elétrica é gerada pelo potencial eletroquímico;eletroquímico;

A quantidade de trabalho elétrico é A quantidade de trabalho elétrico é proporcional ao número de elétrons proporcional ao número de elétrons (quantidade de carga elétrica) que passam do (quantidade de carga elétrica) que passam do ponto de energia potencial elevada para o de ponto de energia potencial elevada para o de menor energia potencial. menor energia potencial.

Quantidade de carga é medida em Coulomb: Quantidade de carga é medida em Coulomb: Um coulomb é carga que passa por um ponto Um coulomb é carga que passa por um ponto

do circuito elétrico percorrido por uma do circuito elétrico percorrido por uma corrente de um àmpere durante um segundo;corrente de um àmpere durante um segundo;

Carga do elétron = 1,6022x 10Carga do elétron = 1,6022x 10-9-9 C C

Pilhas e potenciaisPilhas e potenciais Lembrando: volt igual a diferença de Lembrando: volt igual a diferença de

potencial que um Coulomb sofre ao potencial que um Coulomb sofre ao realizar um trabalho de um joulerealizar um trabalho de um joule

Volt = 1 joule/ 1Coulomb;Volt = 1 joule/ 1Coulomb; Como o potencial da pilha depende Como o potencial da pilha depende

das condições (concentrações de das condições (concentrações de reagentes e produtos) defini-se reagentes e produtos) defini-se condições padrões para as medições;condições padrões para as medições;

Condições padrões: sólidos puros, Condições padrões: sólidos puros, soluções com concentração de 1,0 M soluções com concentração de 1,0 M e gases com a pressão de 1 bar. e gases com a pressão de 1 bar. Obtém-se assim o potencial padrão Obtém-se assim o potencial padrão EEº º

E º E º e e GºGº

O O EEº é a medida da tendência dos º é a medida da tendência dos reagentes, nos estados padrões, de reagentes, nos estados padrões, de se transfomarem nos produtos;se transfomarem nos produtos;

GGrrº = -nº = -nFEFEº, º, n = nº de mol de elétrons transferido n = nº de mol de elétrons transferido

entre a substancia oxidada e a entre a substancia oxidada e a reduzida na equação balanceadareduzida na equação balanceada

FF = constante de Faraday = = constante de Faraday = 9,6485309 x109,6485309 x1044 J/V.mol J/V.mol

Pilhas e PotenciaisPilhas e Potenciais

Zn(s)+CuZn(s)+Cu2+2+(aq) (aq) Zn Zn2+2+ (aq) + Cu(s); (aq) + Cu(s); Eº Eº = = +1,10V+1,10V

As reações espontâneas tem variação de As reações espontâneas tem variação de energia livre de Gibbs negativa. E o energia livre de Gibbs negativa. E o EEº º positivo;positivo;

Logo;Logo; Cu(s) + ZnCu(s) + Zn2+2+(aq) (aq) Cu Cu2+2+(aq) + Zn(s); (aq) + Zn(s); Eº Eº

= = -1,10V (não é espontânea)-1,10V (não é espontânea)

ExemplosExemplos Qual a Qual a GGrrº ? Da reação:º ? Da reação: Zn(s) + CuZn(s) + Cu2+2+(aq) (aq) Zn Zn2+2+(aq) + Cu(s); (aq) + Cu(s); EEº = º =

1,10 V1,10 V GGrrº = -nº = -nFEFEº ; - (2,0)x(9,65.10º ; - (2,0)x(9,65.1044

J/V.mol)x(1,10V);J/V.mol)x(1,10V); GGrrº = - 212 kJº = - 212 kJ

Exercício:Exercício: Qual o Qual o Gº da reação Gº da reação HH22(g) + 2 H(g) + 2 H22O(l) + ZnO(l) + Zn2+2+(aq) (aq) Zn(s) + 2 H Zn(s) + 2 H33OO++

(aq); (aq); Eº = Eº = -0,76 V-0,76 V

RespostaResposta

GGº = -º = -nFEº ; nFEº ; GGº = - (2,0)x(9,65.10º = - (2,0)x(9,65.1044J/V.mol)x(-J/V.mol)x(-

0,76V);0,76V); Gº = Gº = + 147 kJ (não-espontânea)+ 147 kJ (não-espontânea)

Cálculo do Potencial Cálculo do Potencial Eº Eº de de uma pilha Eletroquímicauma pilha Eletroquímica

Como não se pode medir diretamente o Como não se pode medir diretamente o Eº Eº de de uma semi-reação (o que se mede é a uma semi-reação (o que se mede é a DIFERENÇA de potencial), adota-se um DIFERENÇA de potencial), adota-se um eletrodo padrãoeletrodo padrão

2 H2 H33O(aq) + 2eO(aq) + 2e-- H H22(g, 1 atm) + 2H(g, 1 atm) + 2H22O(l); O(l); O potencial O potencial Eº Eº é é POR CONVENÇÃOPOR CONVENÇÃO = 0,00V = 0,00V 2 H2 H33OO++(aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e- - H H22(g,atm) + 2 H(g,atm) + 2 H22O(l) O(l)

(redução)(redução) HH22(g, atm)+ 2H(g, atm)+ 2H22O(l) O(l) 2 H 2 H33OO+ + (aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e--

(oxidação) (oxidação)

Cálculo do Potencial Cálculo do Potencial Eº Eº de de uma pilha Eletroquímicauma pilha Eletroquímica

Assim;Assim; Zn(s) Zn(s) Zn Zn2+2+(aq,1M) + 2 e(aq,1M) + 2 e- - ;; EEº = +0,76 º = +0,76

V; (oxidação)V; (oxidação) CuCu2+2+(aq,1M) + 2 e(aq,1M) + 2 e-- Cu(s); Cu(s); EEº = +0,34 º = +0,34

V;V; (readução)(readução)

_____________________________________ _____________________________________

CuCu2+2+(aq,1M) + Zn(s) (aq,1M) + Zn(s) Cu(s) + Zn Cu(s) + Zn2+2+ (aq, (aq, 1M); 1M); EEººtottot = + 1,10 V (reação = + 1,10 V (reação espontânea, espontânea, Eº positivo, Eº positivo, Gº negativoGº negativo))

Determinação de Potencial Determinação de Potencial de Eletrodode Eletrodo

Sabendo que:Sabendo que: Zn(s)+ NiZn(s)+ Ni2+2+(aq,1 M) (aq,1 M) Zn Zn2+2+(aq, 1M)+ Ni(s);(aq, 1M)+ Ni(s); EEººtottot = +0,51V; = +0,51V; E que,E que, Zn(s) Zn(s) Zn Zn2+2+ (aq,1M) + 2e (aq,1M) + 2e- - ; ; EEº = +0,76V; º = +0,76V;

(oxidação)(oxidação) NiNi2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e- - Ni(s); Ni(s); EEº = ? (redução)º = ? (redução)

EEredredº º = E= Etottot – Eº – Eºoxioxi = = 0,51 V – 0,76 V = -0,25V0,51 V – 0,76 V = -0,25V

ExercíciosExercícios Sabendo que:Sabendo que: Fe(s) + CuFe(s) + Cu2+2+ (aq,1M) (aq,1M) Fe Fe2+2+ (aq, 1M) + (aq, 1M) +

Cu(s); Cu(s); EºEºtottot = +0,78 V; = +0,78 V; E que;E que; CuCu2+ 2+ (aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e-- Cu (s); Cu (s); EEºº = = +0,34 V+0,34 V Qual é o Qual é o Eº Eº da oxidação do ferro: da oxidação do ferro: Fe(s) Fe(s) Fe Fe2+2+(aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e- ; - ; Eº = Eº = ??

RespostaResposta

EEoxioxi = = EEtottot – E– Ered red = = 0,78 V - 0,78 V - 0,34 V = + 0,34 V = +

0,44 V0,44 V

Emprego dos Potenciais Emprego dos Potenciais PadrõesPadrões

Quando o Quando o EºEº é é positivo positivo , o , o Gº será Gº será negativo negativo e a reação será favorável aos e a reação será favorável aos produtos;produtos;

Quando o Quando o EºEº é é negativo negativo e o e o Gº Gº positivo positivo , a reação será favorável aos reagentes;, a reação será favorável aos reagentes;

Conhecendo os valores de Conhecendo os valores de Eº Eº é é possível prever qual substância sofrerá possível prever qual substância sofrerá redução e qual sofrerá oxidaçãoredução e qual sofrerá oxidação

Potenciais Padrões de Potenciais Padrões de ReduçãoRedução

Reação de ReduçãoReação de Redução EºEº

CuCu2+2+(aq, 1M)+ 2e(aq, 1M)+ 2e- - Cu (s) Cu (s) + 0,34 V+ 0,34 V

2H2H33OO++(aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e- - HH22(g,(g,

1 atm) + 2H1 atm) + 2H22O (l)O (l)

+ 0,00 V+ 0,00 V

Ni Ni 2+2+(aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e- - Ni(s) Ni(s) - 0,25 V- 0,25 V

ZnZn2+2+(aq, 1M) + 2e(aq, 1M) + 2e- - Zn(s) Zn(s) - 0,76 V- 0,76 V

ExemploExemplo

Ni Ni 2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e- - Ni(s); Ni(s); Eº = Eº = -0,25 V;-0,25 V; CuCu2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e- - Cu(s); Cu(s); EEº = +0,34 V;º = +0,34 V;

__________________________________________________________________________ Ni(s) Ni(s) Ni Ni 2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e--; ; Eº = Eº = +0,25 V+0,25 V;; CuCu2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e- - Cu(s); Cu(s); EEº = +0,34 V;º = +0,34 V;

__________________________________________________________________________________

Ni(s) + CuNi(s) + Cu2+2+(aq) (aq) Ni Ni2+2+(aq) + Cu(s); (aq) + Cu(s); EEº º = +0,59 V= +0,59 V

Cálculo de Cálculo de EEº e º e determinação do Sentido de determinação do Sentido de

Reação REDOXReação REDOX Qual o potencial da reação redox abaixo?Qual o potencial da reação redox abaixo? 2 Al(s) + 3 Sn2 Al(s) + 3 Sn4+4+(aq) (aq) 2 Al 2 Al3+3+(aq) + 3 Sn(aq) + 3 Sn2+ 2+

(aq)(aq) Solução:Solução: 2 [Al(s) 2 [Al(s) Al Al3+ 3+ (aq) + 3e(aq) + 3e--]; ]; EEº = +1,66 V º = +1,66 V 3 [Sn3 [Sn4+4+(aq) + 2e(aq) + 2e- - Sn Sn2+2+(aq)(aq) ]; ]; EEº = +0,15 V º = +0,15 V ____________________________________________________________________________ 2 Al(s)+ 3Sn2 Al(s)+ 3Sn4+4+(aq) (aq) 2 Al 2 Al3+3+(aq)+ 3 Sn(aq)+ 3 Sn2+2+

(aq)(aq) Eº Eº = +1,81 V= +1,81 V

ExercíciosExercícios 2 Cl2 Cl--(aq) + Br(aq) + Br22(l) (l) 2 Br 2 Br--(aq) + Cl(aq) + Cl22(aq); (aq); EºEº

= ?= ? Dados;Dados; 2 Cl2 Cl--(aq) (aq) Cl Cl22(aq) + 2e(aq) + 2e--; ; EºEº = - 1,360 V; = - 1,360 V; BrBr22(l) + 2e(l) + 2e- - 2 Br 2 Br--(aq); (aq); EºEº = +1,08 V; = +1,08 V;

HH22OO22(aq) + 2 H(aq) + 2 H33OO++(aq) 2 Br(aq) 2 Br--(aq) (aq) Br Br22(l) (l) + 4H+ 4H22O; O; Eº Eº = ? = ?

HH22OO22(aq) + 2H(aq) + 2H33OO++(aq) + 2e(aq) + 2e-- 4 H 4 H22O (l)O (l) Eº = Eº = +1,77 V+1,77 V 2 Br2 Br- - (aq) (aq) Br Br22(l) + 2e(l) + 2e- - ;; Eº = Eº = -1,08 V-1,08 V

SoluçãoSolução

2 Cl2 Cl--(aq) + Br(aq) + Br22(l) (l) 2 Br 2 Br--(aq) + Cl(aq) + Cl22(aq); (aq); EºEº = -0,28 V = -0,28 V 2 Br2 Br--(aq) + Cl(aq) + Cl22(aq) (aq) 2 Cl 2 Cl--(aq) + Br(aq) + Br22(l);(l); EºEº = + 0,28 V = + 0,28 V

HH22OO22(aq) + 2 H(aq) + 2 H33OO++(aq) 2 Br(aq) 2 Br--(aq) (aq) Br Br22(l) (l) + 4H+ 4H22O; O; Eº Eº = +0,69 V= +0,69 V

Pilhas eletroquímicas em Pilhas eletroquímicas em Condições diferentes das Condições diferentes das

padrõespadrões Equação de Nernst Equação de Nernst E = Eº - E = Eº - ((RRTT/nF/nF) ln) ln Q; Q; Onde R= const. dos gases = 8,314510; Onde R= const. dos gases = 8,314510; F F

= = constante de Faraday = constante de Faraday = 9,6485309.109,6485309.1044 J/V.mol; Q = quociente J/V.mol; Q = quociente reacional;reacional;

Quando a T = 298 K, podemos escrever:Quando a T = 298 K, podemos escrever: E = Eº - E = Eº - (0,0257V(0,0257V/n)/n) ln ln Q Q ouou E = Eº - E = Eº - (0,0592V/(0,0592V/nn) log) log Q Q

ExemploExemplo O que acontece com o potencial da pilha O que acontece com o potencial da pilha

abaixo se a [Niabaixo se a [Ni2+2+] = 1,0 M, mas a [Zn] = 1,0 M, mas a [Zn2+2+] = ] = 0,0010 M?0,0010 M?

Zn(s) + NiZn(s) + Ni2+2+(aq, 1 M) (aq, 1 M) Zn Zn2+2+(aq, 1,0 M) + (aq, 1,0 M) + Ni(s) ; Ni(s) ; Eº = Eº = +0,51 V;+0,51 V;

QQ = [Zn = [Zn2+2+]/[Ni]/[Ni2+2+] = 0,0010/1,0 = 0,0010] = 0,0010/1,0 = 0,0010 Como ln (0,001) = -6,91, logo:Como ln (0,001) = -6,91, logo: E = Eº - E = Eº - (0,0257V/(0,0257V/FF) (-6,91); ) (-6,91); Portanto, o valor de Portanto, o valor de E E será maior do que de será maior do que de

Eº, Eº, ou seja a reação será ou seja a reação será mais favorável aos mais favorável aos produtosprodutos

Relação entre Relação entre Eº Eº e a e a constante de equilíbrioconstante de equilíbrio

Quando a reação REDOX atinge o Quando a reação REDOX atinge o equilíbrio o potencial equilíbrio o potencial E E se torna se torna ZERO, ZERO, o que significa que não há reação o que significa que não há reação líquida!líquida!

Pela equação de Nernst:Pela equação de Nernst: E = Eº - E = Eº - (0,0257V/(0,0257V/FF) ln) ln Q, Q, mas no mas no

equilíbrio:equilíbrio: E = E = 0 e o 0 e o QQ = = K , K , então:então: 0 = - 0,0257 V/0 = - 0,0257 V/n n x ln x ln KK ln ln KK = = nn EEº/0,0257 V ( a 298 K)º/0,0257 V ( a 298 K)

ExemploExemplo

Calcular a constante de equilíbrio da Calcular a constante de equilíbrio da reaçãoreação

Fe(s) + CdFe(s) + Cd2+2+(aq) (aq) Fe Fe2+2+(aq) + Cd(s); (aq) + Cd(s); Eº = +Eº = +0,04 V;0,04 V;

ln ln KK = nEº / 0,0257 = nEº / 0,0257 ln ln KK = (2,0)x(0,04 V) / 0,0257 V = ln = (2,0)x(0,04 V) / 0,0257 V = ln

K = K = 3,13,1 K = K = 2020

Pilhas combustíveisPilhas combustíveis Dispositivo eletroquímico de conversão Dispositivo eletroquímico de conversão

de energia química em energia elétrica de energia química em energia elétrica usando-se a reação entre um usando-se a reação entre um combustível e um oxidante; entretanto combustível e um oxidante; entretanto neste dispositivo, os reagentes são neste dispositivo, os reagentes são fornecidos por uma fonte externafornecidos por uma fonte externa

2 H2 H22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 H 2 H22O (l); O (l); EE = 0,9 V = 0,9 V a 70-140ºC;a 70-140ºC; Curiosidade: em uma missão espacial Curiosidade: em uma missão espacial

de 7 dias, as pilhas de hidrogênio do de 7 dias, as pilhas de hidrogênio do “ônibus espacial” consomem 680 Kg de “ônibus espacial” consomem 680 Kg de HH22 e produzem 720 Kg de H e produzem 720 Kg de H22O.O.