A.L.2.0. Construção de uma pilha com diferença de potencial determinada

A.L.2.0. Construção de uma pilha com diferença de potencial determinada

1. Introdução

   • Uma pilha electroquímica, vulgarmente conhecida por pilha de Daniell, é um sistema que converte energia química, produzida numa reacção de oxidação-redução espontânea, em energia eléctrica. As reacções de oxidação-redução são reacções em que há total ou parcial transferência de electrões, de uma espécie química para outra, englobando duas semi-reacções: semi-reacção de oxidação e semi-reacção de redução. A oxidação corresponde a uma perda de electrões, ou seja, um aumento do número de oxidação. Já a redução corresponde a um ganho de electrões, ou seja, uma diminuição do número de oxidação. A espécie química reduzida, tem o menor poder redutor, e o maior potencial padrão de redução, enquanto a espécie oxidada tem o maior poder redutor e o menor potencial padrão de redução.
     • Uma pilha electroquímica é constituída por dois eléctrodos: o ânodo (eléctrodo onde ocorre oxidação), pólo negativo da pilha, e o cátodo (eléctrodo onde ocorre a redução), pólo positivo da pilha. Nestas células galvânicas em que os reagentes são iões ou moléculas, é necessário utilizar eléctrodos sólidos e condutores, muitas das vezes os eléctrodos funcionam apenas como condutores e superfície de contacto com a solução, designados por eléctrodos inertes. Estes eléctrodos proporcionam uma superfície de contacto para a ocorrência de uma reacção de oxidação-redução. Para além disso, uma pilha é constituída por um electrólito (solução condutora), uma ponte salina que é um tubo em U que contém uma solução condutora que tem como função manter a eletrouneutralidade dos eletrólitos e fechar o circuito, sendo que a primeira é alterada durante o período de funcionamento da pilha. E sabe-se que quando se fecha o circuito, os electrões deslocam-se, através do fio condutor, do ânodo para o cátodo.
       • Para escolhermos os metais é necessário recorre a uma tabela de potenciais-padrão de eléctrodo para calcularmos o potencial-padrão de um par conjugado de oxidação-redução, sendo que quanto maior este for, mais facilidade apresentará a redução e oxidação das duas espécies químicas Escolhendo como eléctrodos o zinco e o cobre, e sendo o potencial normal de redução deste superior, o cobre irá ser a espécie reduzida, pelo que se verificará: Semi-reacção de redução: Cu2+ (aq) + 2e- -> Cu (s); Semi-reacção de oxidação: Zn (s) -> Zn2+ (aq) + 2e- Reacção de oxidação-redução: Cu2+ (aq) + Zn (s) -> Zn2+ (aq) + Cu (s)
         • A força eletromotriz é a responsável pelo movimento dos eletrões, sendo medida em Volt (V). Através da equação de Nernst: f.e.m. = E0 cátodo- E0 ânodo –(0.059/2) x log(Q). A equação de Nernst relaciona a diferença de potencial debitada por uma pilha, quando esta não se encontra nas condições padrão (temperatura de 0ºC, a uma pressão atmosfera de 1 atm e uma concentração dos eletrólitos de 1M). Sendo assim a diferença de potencial de uma pilha depende da diferença de potencial-padrão do elétrodos, do número de moles de eletrões envolvidas na reação, da concentração de iões, e da temperatura (A elevação da temperatura aumenta a velocidade das reações, provocando variações na ddp da pilha). Para a escolha das soluções é necessário ter em conta possíveis reacções paralelas que possam ocorrer entre os reagentes, bem como reacções com a luz ou outros factores do meio.Previu-se um valor de V para a pilha eletroquímica a construir. A sua representação esquemática é então:
           • Zn (s) | Zn2+ (aq, 4x10-5 ) | NaCl (aq) sat. | Cu2+ (aq, 0,1 moldm-3 ) | Cu (s)

2. Objetivos

   • -Identificar os constituintes de uma pilha electroquímica.
     • -Compreender a função da ponte salina
       • -Identificar a relação entre a concentração das soluções (quociente de reacção) e a diferença de potencial da pilha, bem como prever a diferença de potencial de uma pilha eletroquímica conhecendo os elétrodos (nas condições padrão).
         • -Concluir acerca da necessidade da utilização de dois metais distintos, a partir das observações realizadas, ou do mesmo metal mergulhado em soluções de concentrações diferentes
       • -Demonstrar, experimentalmente, a equação de Nernst

3. Material

4. Procedimento

5. Cálculos

6. Conclusão

7. Trabalho realizado por:

   • Mariana Rebelo; nº14
     • Miguel Ledo; nº16
       • Rita Barbosa; nº19
         • Turma: 12ºA
           • Disciplina: Química
             • Professora: Isabel Allen
               • Escola Secundária da Maia

8. Webgrafia

   • https://cloud.fciencias.com/construcao-de-uma-pilha-2/