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Fio de cobre

Solução de HSO, 3M

Cu

Barra de zinco

Zn Solução de CuSo

Apostila de corrosão 5

Reações envolvidas:

Zn +2 + 2 e- (equação de oxidação)

Cu0 (equação de redução)

Zn +2 + Cu0 (equação de oxi-redução)

Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu0 (equação total) c) Oxidação do zinco em solução de ácido clorídrico

Figura 3. Oxidação do zinco em solução de ácido clorídrico

Reações envolvidas:

Zn +2 + 2 e- (equação de oxidação)

2 H+ + 2 e- H2 (equação de redução)

+2 + H2 0 (equação redox)

Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2 (equação total)

2.3 – Potencial de eletrodo

Quando um metal é imerso em uma solução contendo íons deste metal, estabelece-se uma diferença de potencial entre as duas fases, a fase sólida e a fase líquida. Esta diferença é simultaneamente de natureza química e elétrica e por isso denomina-se diferença de potencial eletroquímico:

onde M representa o metal.

O sistema tende a evoluir espontaneamente, de modo a atingir um estado de equilíbrio. Ou seja, há intercâmbio contínuo de íons metálicos entre as duas fases. A velocidade de intercâmbio será diferente em cada uma das duas direções e predominará aquela que diminua a energia livre do sistema (∆G0).

Se o potencial do metal (EM), ou seja, dos íons metálicos na rede cristalina do metal, for maior que o potencial dos íons metálicos em solução (ES), haverá passagem espontânea dos íons para a solução até atingir o equilíbrio (EM=ES). O metal ficará com excesso de carga negativa pois os elétrons não podem

Barra de zinco (Zn) Solução de HCl

Apostila de corrosão 6 existir livres na solução. Em outras palavras, os elétrons permanecem no metal. O metal adquire, então, um potencial elétrico negativo em relação à solução.

Por outro lado, se o potencial dos íons metálicos em solução for maior do que na rede metálica, ocorre reação inversa: os íons da solução passam para o metal e esta fica com excesso de carga positiva. A transferência contínua até que o equilíbrio seja estabelecido. Neste caso o potencial elétrico da lâmina é positivo em relação a solução.

Portanto, se dois metais diferentes (ou seja, de potenciais diferentes) forem imersos em uma mesma solução e ligados por um condutor metálico, haverá passagem espontânea de elétrons através do condutor, no sentido do metal com excesso de carga negativa para aquele com excesso de carga positiva, ou seja, do metal com menor potencial elétrico para o de maior potencial elétrico. Ocorre, então, a formação de uma fonte geradora de corrente elétrica, uma pilha eletroquímica.

2.3.1 – Potencial padrão – Eletrodo de referência

O potencial de eletrodo mostra a tendência de uma reação se processar no eletrodo, bem como dá a medida da facilidade com que os átomos do eletrodo metálico perdem elétrons, ou a facilidade com que os íons recebem elétrons. Considera-se, então, eletrodo, o sistema complexo do metal imerso no eletrólito.

Para se determinar o potencial de eletrodo, fixou-se uma concentração de íons para todas as medidas. Na prática usa-se uma solução de eletrólito com concentração 1 molar.

O potencial, medido em volts, desenvolvido em um metal imerso em uma solução 1 molar de seus íons é denominado de potencial padrão ou potencial normal. Logo, apenas um eletrodo ou meia pilha em contato com uma solução 1 molar de seus íons é denominada de eletrodo padrão ou meia pilha padrão. Representa-se, por exemplo, no caso do eletrodo de zinco:

A figura 4, abaixo, mostra o esquema de um meia pilha padrão de zinco (ou eletrodo padrão).

Figura 4 – Meia pilha padrão de zinco (ou eletrodo padrão).

Como é impossível medir o valor absoluto do potencial de um metal (de forma análoga, é impossível medir a energia mecânica potencial), os potenciais de eletrodo são valores relativos, ou seja, compara-se o potencial de meia pilha (do metal) com o eletrodo padrão de hidrogênio (eletrodo de referência). A diferença de potencial (ddp) entre estes dois eletrodos causará um fluxo de elétrons de um eletrodo para o outro e, desta maneira, determina-se o potencial de eletrodo ou de meia pilha do metal em questão.

O eletrodo padrão de hidrogênio (eletrodo de referência), ao qual atribui-se potencial zero, é constituído por um fio de platina em cuja extremidade encontra-se uma placa de platina porosa, que absorve grande parte do hidrogênio. Assim, age como se fosse um eletrodo de hidrogênio. Este eletrodo é

Barra de zinco metálico

Solução 1 M de Zn

Apostila de corrosão 7 imerso em uma solução 1 M de íons H+ . Os íons H+ podem ser, por exemplo, de uma solução 1 M de HCl.

Neste eletrodo é borbulhado hidrogênio gasoso sob pressão de 1 atm e a temperatura de 25ºC.

3 - Determinação do potencial de eletrodo de meia pilha de um elemento

Para determinação do potencial de meia pilha de um elemento, liga-se o eletrodo (meia pilha) do metal ao eletrodo padrão de hidrogênio. Por exemplo, a figura 5 mostra o esquema para medida do potencial de meia pilha de zinco, Zn/Zn+ (1M):

Figura 5. Esquema para medida do potencial de meia pilha de zinco.

A voltagem registrada no voltímetro será de 0.763 V, que vem a ser o potencial padrão de meia pilha de de Zn/Zn +2 (1 M).

O potencial total da pilha será igual a soma algébrica dos potenciais do anodo (região onde os elétrons saem para o circuito elétrico), ou seja, o eletrodo de zinco, e o catodo (região onde os elétrons entram na solução), ou, seja, o eletrodo de hidrogênio:

Epilha = Eanodo + Ecatodo = EZn/Zn +2 (1M) + EPt,H2(1 atm, 25ºC)/H+(1M)

Calculando-se a meia pilha, obtém-se:

1. a ponte salina é construída com um eletrólito (KCl ou NaCl ou mesmo uma solução destes sais) colocados dentro do tubo em forma de U. Este tubo é, então, arrolhado em suas extremidades com algodão ou similar poroso inerte. O papel da ponte salina é fechar o circuito e garantir uma lenta migração de íons de uma cuba eletrolítica para outra.

2. o sentido do fluxo dos elétrons, pelo fio condutor externo às cubas, fornecerá o sinal do potencial. Cada meia pilha possui tendência a doar (potencial positivo) ou receber (potencial negativo) elétrons em relação a meia pilha padrão de hidrogênio.

H , 1 M Zn

Pote salina

Reação de oxidação Reação de redução

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