Eletroquímica, Provas de Química

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Eletroquímica Disciplina: Físico-química Professor: Felipe Ketzer Karina Wegermann Sabrina Kunz Müller Panambi, novembro de 2014 1 Sumário 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 2 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................................. 3 2.1 Avaliação da condutividade .................................................................................................... 3 2.2 Pilha de zinco e cobre (Pilha de Daniell) ................................................................................ 3 3 PROCEDIMENTOS ............................................................................................................. 5 3.1 Avaliação de condutividade .................................................................................................... 5 3.1.1 Avaliação da condutividade da água deionizada ........................................................... 5 3.1.2 Avaliação da condutividade de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1 molar . 5 3.1.3 Avaliação da condutividade de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1 molar ................. 6 3.2 Avaliação de uma eletrólise .............................................................................................. 6 3.3 Eletrólise do Iodeto de Potássio .............................................................................................. 6 3.4 Pilha de batata ......................................................................................................................... 7 3.5 Pilha de limão .................................................................................................................... 8 3.6 Pilha de zinco e cobre envolto por papel higiênico e vinagre ................................................. 8 3.7 . Pilha de zinco e cobre (moeda) envolto por papel higiênico e vinagre ................................. 8 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................................. 9 4.1 Avaliação da condutividade com água deionizada .................................................................. 9 4.2 Avaliação da condutividade com NaOH 1M .......................................................................... 9 4.3 Avaliação da condutividade com HCl 1M .............................................................................. 9 4.4 Avaliação da eletrólise ............................................................................................................ 9 4.5 Avaliação da eletrólise do iodeto de potássio ....................................................................... 10 4.6 Pilha de batata ....................................................................................................................... 10 4.7 Pilha de limão ........................................................................................................................ 10 4.8 Pilha de zinco e cobre envolto por papel higiênico e vinagre ............................................... 11 5 CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 12 6 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 13 4 Pilha de zinco cobre Em cada eletrodo acontecerá uma reação, no cátodo (polo positivo) a reação será de redução, ou seja, o cátodo receberá elétrons. No ânodo (polo negativo) ocorrerá a oxidação, ou seja, ele emitirá elétrons. Ocorrerá, assim, a reação de oxirredução: Ânodo: Zn Zn 2+ + 2e - Cátodo: Cu 2+ + 2e - Cu Reação global: Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu Assim, com o aumento de Zn 2+ , a solução de sulfato de zinco terá sua concentração aumentada, já com a perda de íons Cu 2+ , a solução de sulfato de cobre terá sua concentração diminuída. Como cada elemento tem seu potencial de redução, podemos calcular a diferença de potencial gerada pela pilha, com a seguinte fórmula: ∆E = E red – E red ∆E = (cátodo) – (ânodo) 5 3 PROCEDIMENTOS 3.1 Avaliação de condutividade Em um béquer foi colocado dois fios de cobre ligados a uma fonte de corrente contínua, em um dos fios foi presa uma lâmpada de automóvel de 12 V. Se a solução conduzir eletricidade, fechará um circuito e a lâmpada irá acender, se a solução não foi condutora de eletricidade, obviamente, a lâmpada não irá acender. Materiais:  Lâmpada de 12 V de tensão e 3 A de corrente – fonte de corrente contínua  Fio de cobre  Água deionizada  Béquer  Hidróxido de sódio (NaOH) 1M  Ácido clorídrico (HCl) 1M Avaliação da condutividade 3.1.1 Avaliação da condutividade da água deionizada No béquer equipado com os fios de cobre e a lâmpada, foi colocado água deionizada. Após algum tempo viu-se que a lâmpada não acendeu, assim conclui-se que a água não conduziu eletricidade, pois por ela ser deionizada, não possuí íons, que são necessários para a condução da corrente elétrica. 3.1.2 Avaliação da condutividade de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1 molar Foi colocado uma solução de hidróxido de sódio 1M no béquer. Logo que foram inseridos os fios de cobre com a lâmpada, percebeu-se que a lâmpada acendeu, mostrando, assim, que essa solução é uma solução condutora de eletricidade. 6 3.1.3 Avaliação da condutividade de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1 molar No béquer foi colocado uma solução de ácido clorídrico 1M e imediatamente após ter sido colocado os fios de cobre, a lâmpada se acendeu e foi se apagando gradativamente. O porquê isso acontece vai ser explicado nos resultados e discussões. 3.2 Avaliação de uma eletrólise Materiais:  Vidro de conserva  Haste de carbono grafite  NaOH aproximadamente 0,1 M  Mangueira  Béquer  H2O  Detergente  Fonte de corrente contínua O vidro de conserva serviu como uma cuba eletrolítica improvisada, as hastes de carbono foram coladas na tampa para que o gás formado só saísse pela mangueira, e não escapasse para o ambiente. Dentro do vidro foi colocado uma solução de hidróxido de sódio de aproximadamente 1 molar. As hastes de carbono servem como condutores inertes quando os fios de cobres são presos a elas. O outro lado da mangueira presa na tampa ficava dentro de um béquer com água e detergente. O gás hidrogênio, produto da eletrólise, passou pela mangueira e chegou ao outro béquer com detergente formando bolhas. Avaliação de eletrólise 9 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Avaliação da condutividade com água deionizada A água destilada é purificada e não contem nenhum tipo de impureza, ou seja, ela vai ser incapaz de conduzir eletricidade, pois as moléculas de água não tem carga e não podem trocar os elétrons. Sem troca de elétrons não teremos condução de eletricidade. 4.2 Avaliação da condutividade com NaOH 1M O NaOH sólido não conduz corrente elétrica, pois seus íons não estão livre para se movimentar. Já quando o NaOH estiver dissolvido em água, ele vai sofrer dissociação iônica, ou seja ele vai formar íons Na+ e OH- . Através da dissociação iônica do NaOH os íons livres passam a se movimentar e desta forma conduzir corrente elétrica. Presentes na solução estão: Íons positivos: Na + e H + Íons negativos: OH - Como o H + reagem mais que o Na, o produto formado será o gás hidrogênio. Com a reação do OH - o produto formado será o gás oxigênio. Cátodo: 2H + + 2e - = H2 Ânodo: 2OH - = H2O + ½ O2 + e - 4.3 Avaliação da condutividade com HCl 1M Como a lâmpada se acendeu, podemos concluir que a solução de HCl conduz eletricidade, pois possui íons, mas como vimos na realização do procedimento, a lâmpada vai se apagando, isso acontece porque o produto formado, o Cl2, vai escapando para o ambiente e a quantidade de íons Cl - vai diminuindo até sobrar só a água e a lâmpada apagar. Cátodo: 2H + + 2e - = H2 Ânodo: 2Cl - = Cl2 + 2e - 4.4 Avaliação da eletrólise Concluímos que o gás hidrogênio, produto da eletrólise, passou pela mangueira e chegou ao outro béquer com detergente formando bolhas. Cátodo: 2H+ + 2e - = H2 10 Ânodo: 2OH - = H2O + ½ O2 + e - 4.5 Avaliação da eletrólise do iodeto de potássio - Substância formada no ânion: iodeto é menos reativo que o hidróxido, então o iodeto vai descarregar no ânodo primeiro, conforme a semirreação: 2 I 1- (aq) → I2(s) + 2e - O iodo formado reage com os íons iodeto da solução, formando o íon complexo tri- iodeto: I2(s) + I 1- (aq) → I3 1- (aq) A cor meio amarelada ocorreu em razão da baixa presença de iodo na água. - Substância formada no cátodo: o íon hidrônio é um cátion menos reativo que o potássio hidrônio. Então, o hidrônio vai se descarregar no cátodo, e sua semirreação é dada por: 2 H3O 1+ (aq) + 2e - → 2 H2O(l) +1 H2(g) A coloração rosada se deve, pois os íons hidrônio estão sendo consumidos, então a solução passa a se tornar meio básica e a fenolftaleína que é um indicador ácido-base fica com a coloração rosada. Equação global do processo: 4.6 Pilha de batata Como a batata é uma substância alcalina, ela possui íons, que a tornam uma substância capaz de conduzir eletricidade. Através das reações de redução do cobre e de oxidação do zinco (já apresentada anteriormente) a batata pode servir como uma pilha, ou seja, um processo espontâneo de transformação de energia química em energia elétrica. 4.7 Pilha de limão Muitos metais reagem quando entram em contato com soluções ácidas e a combinação dos diferentes potenciais de redução dos metais com um eletrólito pode gerar uma pilha. 11 O limão é uma substância de caráter ácido, sendo assim, possui íons que permitem que ele conduza eletricidade e atue como um eletrólito. Então, como na pilha de batata, ocorre a reação de oxirredução que transforma a energia química em energia elétrica. 4.8 Pilha de zinco e cobre envolto por papel higiênico e vinagre Como pudemos observar no experimento, essa aparelhagem funcionou como uma pilha, pois como o vinagre é um ácido, ele possuí íons e por causa da reação dos metais nos ácidos foi gerada uma corrente elétrica e a pilha funcionou. 4.9 Pilha de zinco e cobre (moeda) envolto por papel higiênico e vinagre Assim como na pilha de zinco e cobre, essa aparelhagem também funcionou como uma pilha.