PROCESSOS ELETROQUÍMICOS O que você deve saber sobre A eletroquímica estuda a relação entre...

PROCESSOS ELETROQUÍMICOSPROCESSOS ELETROQUÍMICOS

O que você deve saber sobre

A eletroquímica estuda a relação entre energia elétrica e reação química (reações de oxidorredução), ou seja, como as substâncias reagem entre si produzindo corrente elétrica e como, por meio do uso de energia elétrica, as substâncias podem ser transformadas.

I. Reações de oxidorredução

PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

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Metal oxidado

Semirreação de oxidação: Zn(s) Zn2+ + 2 e- (espécie química Zn(s) cede elétrons).

Semirreação de redução: Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s) (espécie

química Cu2+(aq) recebe elétrons).

Agente redutor: espécie química que sofre oxidação: Zn(s).

Agente oxidante: espécie química que sofre redução: Cu2+(aq).

I. Reações de oxidorredução


II. Pilhas ou células eletroquímicas


* Eletrodo, nesse caso, é o conjunto metal/íon Zn/Zn2+ e Cu/Cu2+ que representa as formas reduzida e oxidada dos elementos.



Ponte salina e pilha


Fluxo de elétrons

pela parte do

circulo externa

à pilha

Oxidação (ânodo)

Oxidação (cátodo)

Ponte salina

Semicela de zinco Semicela de cobre

Polo – Polo +

+ +


III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha

Eletrodo – padrão de hidrogênio


Semicela atuando como ânodo:

III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha

Semicela atuando como cátodo:


IV. Potencial normal de redução (E0)

* Soluções aquosas de concentração 1 mol/L a 25 °C e 1 atm

*


V. Cálculo da ddp ou voltagem das pilhas

Quanto maior o valor do ∆E de uma pilha, maior é sua capacidade de produzir corrente elétrica.


VI. Corrosão

Fatores que aceleram o processo corrosivo

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Ar, umidade, ambientes salinos e substâncias ácidas no ar

aceleram o processo corrosivo.


VI. Corrosão

Combate contra a corrosão

Mecanismo da corrosão de uma lâmina de ferro


(UnB-DF) O processo de fabricação dos circuitos integrados impressos, usados na construção de microcomputadores, emprega o ácido sulfúrico de alta pureza. Sendo ele um ácido muito forte, o resíduo industrial do processo necessita ser tratado antes de ser lançado nomeio ambiente.

Calcule, em volts, a diferença de potencial (tensão elétrica) produzida em uma pilha que tenha eletrodos de ferro e de cobre.

Dados:Fe2+/Fe E0 = -0,44 VCu2+/Cu E0 = +0,34 V

PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

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RESPOSTA:Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu (0,44 + 0,34) = 0,78 VPara ser pilha, o ∆E tem de ser maior que zero.

(Unicamp-SP) Há quem afirme que as grandes questões da humanidade simplesmente restringem-se às necessidades e à disponibilidade de energia. Temos de concordar que o aumento da demanda de energia é uma das principais preocupações atuais. O uso de motoresde combustão possibilitou grandes mudanças, porém seus dias estão contados. Os problemas ambientais pelos quais esses motores podem ser responsabilizados, além de seu baixo rendimento, têm levado à busca de outras tecnologias. Uma alternativa promissora para os motores de combustão são as celas de combustível que permitem, entre outras coisas, rendimentos de até 50% e operação em silêncio. Uma das mais promissoras celas de combustível é a de hidrogênio, mostrada no esquema abaixo:

Nessa cela, um dos compartimentos é alimentado por hidrogênio gasoso, e o outro, por oxigênio gasoso. As semirreações que ocorrem nos eletrodos são dadas pelas equações: ânodo: H2(g) = 2 H+ + 2 e- cátodo: O2(g) + 4 H+ + 4 e- = 2 H2O

a) Por que se pode afirmar, do ponto de vista químico, que essa cela de combustível é “não poluente”?

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RESPOSTA: Como o produto é apenas a substância água, pode-se afirmar que o processo é “não poluente”.


b) Qual dos gases deve alimentar o compartimento X? Justifique.

c) Que proporção de massa entre os gases você usaria para alimentar a cela de combustível? Justifique.

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RESPOSTA: O compartimento X é o polo negativo da pilha, ou seja, ânodo, o local onde ocorre a semirreação de oxidação. Assim, o gás que deve alimentar o compartimento X é o hidrogênio. H2(g) 2 H+ + 2 e- (reação de oxidação)

RESPOSTA:


(Unifesp) A figura apresenta uma célula voltaica utilizada para medida de potencial de redução a 25 °C. O eletrodo-padrão de hidrogênio tem potencial de redução igual a zero. A concentração das soluções de íons H+ e Zn2+ é de 1,00 mol/L.

Utilizando, separadamente, placas de níquel e de cobre e suas soluções Ni2+ e Cu2+, verificou-se que Ni e Cu apresentam potenciais-padrão de redução respectivamente iguais a -0,25 V e +0,34 V.

a) Escreva as equações de redução, oxidação e global e determine o valor do potencial-padrão de redução do Zn.

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RESPOSTA:


b) Para a pilha de Ni e Cu, calcule a ddp (diferença de potencial) e indique o eletrodo positivo.

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RESPOSTA:


(UFRJ) Na busca por combustíveis mais “limpos”, o hidrogênio tem se mostrado uma alternativa muito promissora, pois sua utilização não gera emissões poluentes. O esquema a seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletroquímica, fornecendo energia elétrica a um motor. Com base no esquema:

a) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta.

b) Usando as semirreações, apresente a equação da pilha e calcule sua força eletromotriz.

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RESPOSTA: O eletrodo 2 é o positivo, pois recebe os elétrons.

RESPOSTA: Cálculo da fem = 1,23 - 0 = + 1,23 V.


(UFPE) Uma pilha é construída associando-se uma semicélula com um eletrodo de A em solução de A3+ e uma semicélula com um eletrodo de Ag em solução de Ag+.

Qual a massa perdida pelo eletrodo de alumínio quando 1 mol de Ag+ se reduz à prata metálica?

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IS16

RESPOSTA:


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