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

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12º ano Química Mind Map on A.L.2.0. Construção de uma pilha com diferença de potencial determinada, created by Rita Barbosa on 12/11/2018.
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A.L.2.0. Construção de uma pilha com diferença de potencial determinada
  1. Introdução
    1. 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.
      1. 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.
        1. 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)
          1. 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:
            1. Zn (s) | Zn2+ (aq, 4x10-5 ) | NaCl (aq) sat. | Cu2+ (aq, 0,1 moldm-3 ) | Cu (s)
    2. Objetivos
      1. -Identificar os constituintes de uma pilha electroquímica.
        1. -Compreender a função da ponte salina
          1. -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).
            1. -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
            2. -Demonstrar, experimentalmente, a equação de Nernst
        2. Material
          1. Procedimento
            1. Cálculos
              1. Conclusão
                1. Trabalho realizado por:
                  1. Mariana Rebelo; nº14
                    1. Miguel Ledo; nº16
                      1. Rita Barbosa; nº19
                        1. Turma: 12ºA
                          1. Disciplina: Química
                            1. Professora: Isabel Allen
                              1. Escola Secundária da Maia
                  2. Webgrafia
                    1. https://cloud.fciencias.com/construcao-de-uma-pilha-2/
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