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Eletroquímica I: celas galvânicas (Diferença de potencial e corrente…
Eletroquímica I:
celas galvânicas
Diferença de potencial e corrente elétrica
A diferença de potencial elétrico nos terminais (pólos) de uma pilha ou bateria, medida quando ela não esteja em uso para produzir corrente elétrica, é denominada força eletromotriz (fem) dessa pilha ou bateria
para que uma corrente elétrica percorra o um circuito, é necessário que ele esteja fechado.
quando um condutor elétrico metálico é usado para conectar dois pontos entre os quais há uma diferença de potencial, então isso gera o fluxo de elétrons pelo fio, ou seja, provoca a passagem de corrente elétrica pelo fio
a lâmpada acende porque existe uma diferença de potencial elétrico
a lâmpada não acende porque não existe uma diferença de potencial elétrico
a lâmpada não acende porque o circuito está aberto
o fluxo de elétrons sempre vai do ponto de menor potencial elétrico para o ponto de maior potencial elétrico
o pólo positivo tem potencial elétrico maior do que o pólo negativo
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Celas eletroquímicas
A eletroquímica é a parte da química que estuda a relação entre a corrente elétrica e as reações químicas de transferência de elétrons (reações de óxirredução)
Denomina-se celas galvânicas (pilha) um dispositivo no qual a ocorrência espontânea de uma reação de óxido-redução permite a geração de corrente elétrica
bateria é a associação de duas ou mais pilhas
Outro caso é o uso de corrente elétrica (gerada por uma cela galvânica) para forçar a ocorrência de uma reação de óxido-redução que não ocorre espontaneamente, denominada eletrólise, que ocorre na cela eletrolítica
Estudo das celas galvânicas
A pilha de Daniell
Zn + Cu 2+ ---> Cu + Zn 2+
o zinco sofre oxidação, enquanto o cobre sofre redução
Em uma óxido-redução, a espécie que oxida transfere elétrons para a que reduz. Se essa transferência ocorrer por meio de um fio metálico, estabeleceria-se uma corrente elétrica
considere uma placa de zinco mergulhada numa solução aquosa contendo íons zinco (sulfato de zinco, ZnSO4); esse conjunto será denominado semi-cela e será representado por Zn 2+/ Zn 0
considere também uma placa de cobre mergulhada numa solução aquosa contendo íons cobre (CuSO4); essa semi-cela é representada por Cu 2+/ Cu 0
ao conectar as placas metálicas de ambos os eletrodos, usando fios metálicos e uma lâmpada, e colocar uma ponte salina, a lâmpada acende
se a lâmpada acendeu é porque havia uma diferença de potencial elétrico entre as placas metálicas de cobre e zinco
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Potencial padrão de semi-cela
(ΔE)
o referencial escolhido para expressar potencial elétrico é o eletrodo-padrão de hidrogênio
Se for medida em condições padrões (1 mol/L e 100kPa e 25 ºC), ela é representada por ΔEº
ΔEº = Eº cátodo - Eº ânodo
O valor de Eº para o eletrodo-padrão de hidrogênio foi convencionado como sendo 0 V, quer ele atue como ânodo, quer como cátodo
Interpretações do potencial-padrão de semicela
Quanto maior o potencial-padrão de uma semicela (Eº), maior a tendência de ela receber elétrons, ou seja, maior a tendência de nela ocorrer redução. Por isso, essa grandeza também é conhecida como potencial-padrão de redução e simbolizada por Eº
o fato de o potencial-padrão da semicela Ag +/ Ag 0 ser + 0, 80 V indica que, na pilha formada por Ag +/Ag0 e H+/H2, o eletrodo de hidrogênio atua como pólo negativo e o prata, como pólo positivo. Isso porque os elétrons se deslocarão do eletrodo hidrogênio para o de prata
Previsão da força eletromotriz de uma pilha
A força eletromotriz de uma pilha é a diferença de potencial elétrico medida entre os seus terminais quando ela não está sendo usada para gerar corrente
Quanto maior essa grandeza, maior a capacidade da pilha em gerar corrente elétrica
Comparação da força de oxidantes e redutores
Alto Eº: alta tendência de sofrer redução (receber elétrons) e atuar como agente oxidante
Baixo Eº: baixa tendência de sofrer redução e alta tendência de sofrer oxidação (perder elétrons) e atuar como agente redutor
Espontaneidade de reações óxido-redução
Numa reação de óxido-redução espontânea, os elétrons são transferidos de uma espécie química com menor potencial de redução para outra com maior potencial de redução; se calcularmos a diferença de potencial, o valor será positivo
Se a subtração resultasse em um valor menor que zero, isso significaria que os elétrons estariam sendo transferidos de uma espécie química com maior potencial de redução para outra com menor potencial de redução (reação não-espontânea)
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