Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 3ª Série
Potencial das pilhas
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
No nosso cotidiano usamos ...
Imagens : (A) Arpingstone/Domínio público / (B) M.Minderhoud/ GNU Free Documentation License / (C) Christian Rasmussen/ Creative Commons Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada / (D) Valter Campanato/ABr / Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil / (E)
Matias.Reccius/Domínio Público / (F) CHG/Domínio público
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Para que isto seja possível necessitamos de ENERGIA
O que é ENERGIA ELÉTRICA?
ENERGIA ELÉTRICA
é uma forma de energia baseada na geração
de diferença de potencial elétrico entre dois pontos
que permitem estabelecer
uma corrente elétrica entre ambos.
ELÉTRICA
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
A energia elétrica é obtida principalmente através de ...
Imagens : (A) Angeloleithold 2005/Disponibilizada por Massimiliano W/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não
Adaptada / (B) Fernando Tomás de Zaragoza, Spain / Disponibilizada por FlickrLickr/ Creative Commons - Atribuição 2.0 Genérica / (C) Wagner
Christian/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 2.5 Genérica; (D) Marcus Wong Wongm/ GNU Free Documentation
License (E) Cyberpunk/Creative Commons - CC0 1.0 Universal (CC0 1.0) Dedicação ao Domínio Público
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
A Química contribui com alguns fenômenos
relacionados com a energia elétrica...
REAÇÕES QUÍMICAS
PRODUZINDO
CORRENTE ELÉTRICA
CORRENTE ELÉTRICA
PRODUZINDO
REAÇÃO QUÍMICA
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QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Um pouco de História
Imagem : Autor
desconhecido/Disponibilizada
por Tomisti/Domínio Público
Tales de Mileto, ao esfregar âmbar na pele de
carneiro, observou que pedaços de palha eram
atraídos pelo âmbar.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Luigi Aloisio Galvani
Imagem : Autor desconhecido/
Disponibilizada por Kelson/Domínio
Público
publicou pesquisa onde concluía
que os músculos armazenavam
eletricidade e os nervos conduziam
essa eletricidade.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Imagens :(A) Bcrowell/United States Public Domain /
(B) GuidoB/GNU Free Documentation License
Alessandro Volta
produziu a primeira pilha elétrica do mundo.
Ela era composta de uma série de discos de prata e
zinco, colocados em pares e intercalados
com folhas de papelão saturadas em água e sal.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
A relação entre as reações químicas
e a corrente elétrica é estudada por
um ramo da química chamado
ELETROQUÍMICA
Quando uma corrente
elétrica provoca uma
reação química teremos uma
ELETRÓLISE
Imagem : Lukas A, CZE / Public Domain
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
PILHA DE DANIELL
Esta pilha baseia-se na seguinte reação:
Zn + CuSO4
Cu + ZnSO4
ou, na forma iônica
**
Zn
+
Cu2+
Cu +
Zn2+
ELÉTRONS
DANIELL percebeu que estes elétrons poderiam
ser transferidos do Zn para os íons Cu2+
por um fio condutor externo e que este
movimento produzia uma
Imagem : Mbarousse/Public Domain
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
E isto seria possível montando um esquema do tipo representado a seguir:
ELÉTRONS
ELÉTRONS
Voltímetro
CÁTIONS
ÂNIONS
Zn
Cu
PONTE SALINA
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+ Cu2+
Cu2+
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Com o tempo teremos ...

eletrodo
aonde
chega
ossua
elétrons
éaumentada
oconcentrada
POLO POSITIVO DA PILHA
 O
O solução
A
eletrodode
de
sulfato
ZINCO
COBRE
de
sofre
tem
zinco
cobre
corrosão
fica
fica
massa
mais
mais
diluída
ELÉTRONS
ELÉTRONS
ÂNIONS
Zn
Voltímetro
CÁTIONS
Cu
PONTE SALINA
+
–
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Zn2+ Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
REPRESENTAÇÃO DE UMA PILHA
Uma pilha, segundo a IUPAC,
deve ser representada da seguinte forma:
Para a pilha de DANIELL
0
M1
Zn0
x+
M1
Zn2+
POLONEGATIVO
NEGATIVO
POLO
OXIDAÇÃO
OXIDAÇÃO
ÂNODO
ÂNODO
y+
M2
Cu2+
0
M2
Cu0
POLOPOSITIVO
POSITIVO
POLO
REDUÇÃO
REDUÇÃO
CÁTODO
CÁTODO
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
01) As relações existentes entre os fenômenos elétricos
e as reações químicas são estudadas:
a) na termoquímica.
b) na eletroquímica.
c) na cinética química.
d) no equilíbrio químico.
e) na ebuliometria.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
02) Observando a pilha abaixo, responda:
Co
Co2+
Au3+
Au
a) Quais as semirreações?
Co – 2 e Au3+ + 3 e -
Co2+
semirreação de oxidação
Au
semirreação de redução
b) Qual a reação global?
3 Co
2e – 6
2 Au3+ + 3
6 e3 Co + 2 Au3+
3 Co2+
2 Au
3 Co2+ + 2 Au (reação global)
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Co
Co2+
Au3+
Au
c) Quem sofre oxidação?
Co
d) Quem sofre redução?
Au3+
e) Qual o eletrodo positivo ou cátodo?
Au
f) Qual o eletrodo negativo ou ânodo?
Co
g) Que eletrodo será gasto?
Co
h) Qual dos eletrodos terá a sua massa aumentada?
Au
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
03) O esquema abaixo ilustra uma cela galvânica (pilha), ressaltando o
sentido de movimentação dos elétrons.
ELÉTRONS
ELÉTRONS
Voltímetro
Zn
Ni
PONTE SALINA
Ni2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Ni2+ Ni2+
Zn2+
Ni2+
Sobre essa pilha, responda às questões:
h)
c)
d)
e)
g)
f) Equacione
Qual a
é
a espécie
placa
a reação
semi-reação
queque
em
química
sofre
se
deposita
anódica
que
catódica
da
sofre
pilha
sólido?
oxidação?
E a que sofre redução?
a)
b)
dos
eletrodos
églobal
o corrosão?
ânodo?
polo
negativo?
Qual
é oE cátodo?
o positivo?
00
–
Zn
–– 022 ee
0 –– 0
Zn
2+
Oxidação:
Placa
de
Ni
Zn
Ni negativo:
+ Zn
Placa
Ânodo:
Polo
de
Zn 2 e Zn
2+
Ni
+
2e–
Zn0 +




Ni2+  Zn2+ +
2+
2+
Zn
Zn
0
0 2+
Redução:
Ni
Cátodo: Polo
NiNi
positivo: Ni0
Ni0
Ni0
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
04) (Covest) Podemos dizer que, na célula eletroquímica
Mg(s) / Mg2+(aq) // Fe2+(aq) / Fe(s):
a) o magnésio sofre redução.
b) o ferro é o ânodo.
c) os elétrons fluem, pelo circuito externo, do magnésio para
o ferro.
d) há dissolução do eletrodo de ferro.
e) a concentração da solução de Mg2+ diminui com o tempo.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
05) O polo de onde saem os elétrons, em uma pilha, é:
a) cátodo.
b) polo positivo.
c) ânodo.
d) o eletrodo que aumenta a massa.
e) o que ocorre redução.
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Os metais que fazem parte de uma reação de
óxido-redução têm uma tendência a
CEDER ou RECEBER ELÉTRONS
Essa tendência é determinada pelo
potencial de eletrodo (E),
medido em volts (V)
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Quanto maior for a medida do potencial
de oxidação, maior é a tendência do
metal ceder elétrons
Quanto maior for a medida do potencial
de redução, maior é a tendência do
metal ganhar elétrons
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Este potencial, em geral, é medido a
1 atm, 25°C e solução 1 mol/L
Sendo assim, nestas condições,
chamado de POTENCIAL NORMAL DE
ELETRODO (E°)
Esse potencial é medido tomando-se como
referencial um eletrodo de hidrogênio,
que tem a ele atribuído o potencial “0,00 V”
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Oxidante
F2
S2
MnO4MnO4Au3+
PbO2
Cl2 (aq)
Cr2O72O2 (g)
Br2
NO3Ag+
Fe3+
I2 (aq)
Cu2+
CH3CHO
SO42S4O62H3O+
CH3CO2H
Pb2+
Sn2+
Ni2+
Cd2+
Fe2+
Zn2+
Al3+
Mg2+
K+
Li+
E0 (V)
+2.87
+2.10
+1.69
+1.51
+1.50
+1.45
+1.39
+1.33
+1.23
+1.07
+0.96
+0.80
+0.77
+0.62
+0.34
+0.19
+0.17
+0.09
0.00
-0.12
-0.13
-0.14
-0.23
-0.40
-0.44
-0.76
-1.66
-2.37
-2.92
-3.02
Redutor
FSO42MnO2
Mn2+
Au
Pb2+
ClCr3+
H2O
BrNO(g)
Ag
Fe2+
ICu
CH3CH2OH
SO2
S2O32H2 (g)
CH3CHO
Pb
Sn
Ni
Cd
Fe
Zn
Al
Mg
K
Li
Potencial – padrão da semicela
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
Para a pilha de Daniell os potenciais são:
Zn2+
+ 2e
Cu2+
+ 2e
–
–
Zn
E°red = – 0,76 V
Cu
E°red = + 0,34 V
Como o cobre tem um maior potencial normal de redução
ele vai ganhar elétrons, sofrendo redução,
e o zinco vai perder elétrons, sofrendo oxidação
Cu2+ + 2 e
Zn
Zn + Cu2+
Cu
–
Zn2+
+ 2 e–
Zn2+ + Cu
E°red = + 0,34 V
E°oxi = + 0,76 V
ΔE
= + 1,10 V
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
01) As seguintes semicelas são usadas para montar uma pilha:
Considerando os potenciais de semicela:
Zn
Ag
Zn2+
Ag+
Zn2+
Ag
+
(aq)
(aq)
(s)
–
 Zn
(s)
E = – 0,76 V
+ 1e
–
 Ag
(s)
E = + 0,80 V
Ag+
∆E0 para essa pilha
 Zn
(s)
2+
(aq)
+ 2e
+ 2 Ag
+
(aq)
 Zn
2+
(aq)
E = + 0,76 V
–
+ +
– –Ag
2
AgAg
ee
2 Ag
(aq)
(aq)+ +1 2
(s)
Zn
+ 2e
Ag+
i) Calcule o valor do
Zn
2+
Ag+
Zn2+
Zn2+
Zn
(s)
E = + 0,80 V
+ 2 Ag
(s)
∆E = + 1,56 V
QUÍMICA, 3º Ano
Potencial das Pilhas
02) Conhecendo as seguintes semirreações e os seus potenciais
padrão de redução abaixo, determine a “ d.d.p “ da pilha formada
pelos eletrodos indicados:
Sn2+
+
2e
Ag1+
+
1e
a) + 0,54 V.
–
Sn
E° = – 0,14 V
Ag
E° = + 0,80 V
O potencial de redução da prata
b) + 0,66 V.
é maior que o do estanho
c) + 1,46 V.
d) + 0,94 V.
–
A prata sofre redução e o estanho sofre oxidação
e) + 1,74 V.
2 Ag1+
Sn
1e
+ 2
2 Ag
–
Sn2+
+
2e
–
E° = + 0,80 V
E° = + 0,14 V
∆E = + 0,94 V
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Potencial das Pilhas
03) Considere as seguintes semirreações e os potenciais
normais de redução:
Ni
2+
+ 2 e–
Ni
E
0
= – 0,25 V
Au
3+
+ 3 e–
Au
E
0
= + 1,50 V
O potencial da pilha formada pela junção dessas duas
semirreações é:
a) + 1,25 V.
b) – 1,25 V.
c) + 1,75 V.
d) – 1,75 V.
e) + 3,75 V.
2 Au
3 Ni
2 Au
3+
3+
6e –
+3
2 Au
3 Ni
2+
6 e–
+ 2
+ 3 Ni  2 Au + 3 Ni
+2
E
0
= + 1,50 V
E
0
= + 0,25 V
∆E
0
= + 1,75 V
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O que você faz com suas pilhas usadas?
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Se você descarta materiais desse tipo no lixo comum,
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coloca a própria saúde e a de outras pessoas em risco com
a contaminação do solo e das águas com metais pesados.
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Faça a Reciclagem das Pilhas
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Os fabricantes e os importadores
são os responsáveis pela reutilização, reciclagem,
tratamento ou disposição final do produto.
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Potencial das Pilhas
Procure saber mais sobre:
 Por que reciclar pilhas e baterias?
 Riscos ao meio ambiente e à saúde dos
constituintes de uma pilha.
 Dicas sobre o uso correto de pilhas e baterias
Referências
http://www.mundociencia.com.br/fisica/eletricidade/historiaeletricidade.htm
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABXiYAF/eletroquimica
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30/08/2012
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30/08/2012
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30/08/2012
30/08/2012
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