Na prática de eletroquímica foi montada a pilha de Daniel que envolve os eletrodos de cobre e zinco. Dados:


a) Mostre a reação global da pilha formada e calcule sua força eletromotriz, .
b) Diga quem é o cátodo e o ânodo na pilha formada.
c) Em qual sentido os elétrons se deslocarão?
d) Em quais eletrodos ocorrerá corrosão e aumento de massa?
e) Quais os fatores que podem atrapalhar a leitura do potencial da pilha durante a prática? Tiveram grupos que não conseguiram ler o potencial da pilha, quais seriam os possíveis erros, considerando que o problema não estava no funcionamento do voltímetro?

Passo 1

Então, vamos dar uma olhada no que a gente precisa resolver aqui! A gente tem uma pilha de Daniel, que é um tipo de célula eletroquímica, usando eletrodos de cobre e zinco. A tarefa é responder várias perguntas sobre essa pilha, como qual é a reação global, qual é a força eletromotriz (FEM), identificar o cátodo e o ânodo, saber para onde os elétrons vão, onde ocorre corrosão e quais fatores podem atrapalhar a leitura do potencial da pilha. Para resolver tudo isso, vamos precisar entender um pouco sobre potenciais padrão de eletrodo e como as células eletroquímicas funcionam. Vamos lá!

Passo 2

a) Mostrar a reação global da pilha formada e calcular sua força eletromotriz, .
Primeiro, precisamos identificar qual metal vai oxidar e qual vai reduzir. Olhando os potenciais padrão:
O metal com menor potencial padrão de redução vai oxidar. Aqui, o zinco tem , que é menor que o do cobre. Então, o zinco vai perder elétrons (oxidar) e o cobre vai ganhar elétrons (reduzir).
Agora, escrevemos as semi-reações:
Oxidação (ânodo):
Redução (cátodo):
Para obter a reação global, basta somar as duas semi-reações:
Agora, para calcular a força eletromotriz ( ) da pilha, usamos a diferença entre os potenciais do cátodo e do ânodo:
áâ

Passo 3

b) Dizer quem é o cátodo e o ânodo na pilha formada.
No contexto das células eletroquímicas:
  • Ânodo: É o eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons).
  • Cátodo: É o eletrodo onde ocorre a redução (ganho de elétrons).
Baseado na reação que fizemos:
  • Zinco (Zn) está oxidando, então zinco é o ânodo.
  • Cobre (Cu) está reduzindo, então cobre é o cátodo.

Passo 4

c) Em qual sentido os elétrons se deslocarão?
Os elétrons sempre fluem do ânodo para o cátodo na pilha. No nosso caso:
  • Ânodo: Zinco (Zn)
  • Cátodo: Cobre (Cu)
Então, os elétrons vão do zinco para o cobre através do circuito externo. Isso significa que eles se movem do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.

Passo 5

d) Em quais eletrodos ocorrerá corrosão e aumento de massa?
A corrosão em células eletroquímicas ocorre no ânodo, onde o metal está oxidando (perdendo elétrons). Quando o zinco está oxidando:
Isso significa que o zinco está se dissolvendo na solução, levando à corrosão do eletrodo de zinco.
No cátodo (cobre), ocorre a redução dos íons de cobre para formar cobre metálico sólido:
Isso resulta no aumento de massa do eletrodo de cobre à medida que o cobre metálico é depositado sobre ele.

Passo 6

e) Quais os fatores que podem atrapalhar a leitura do potencial da pilha durante a prática? Tiveram grupos que não conseguiram ler o potencial da pilha, quais seriam os possíveis erros, considerando que o problema não estava no funcionamento do voltímetro?
Alguns fatores que podem atrapalhar a leitura do potencial da pilha incluem:
  1. Má conexão dos fios: Se os fios estiverem conectados de forma incorreta aos eletrodos ou ao voltímetro, pode haver leituras erradas ou nenhuma leitura.
  2. Contato ruim nos eletrodos: Se os eletrodos não estiverem fazendo bom contato com as soluções ou com os conectores, a resistência extra pode afetar a leitura.
  3. Impurezas nas soluções eletrolíticas: Presença de impurezas pode interferir nas reações eletroquímicas, alterando o potencial real da pilha.
  4. Temperatura ambiente: Flutuações de temperatura podem afetar os movimentos dos íons e a atividade eletroquímica, levando a leituras inconsistentes.
  5. Tempo de contato: Se o voltímetro não for conectado por tempo suficiente, a estabilização do potencial pode não ocorrer, resultando em leituras imprecisas.
  6. Presença de oxigênio: Em alguns casos, reações secundárias com o oxigênio podem ocorrer nos eletrodos, alterando o potencial medido.
Se os grupos não conseguiram ler o potencial mesmo com o voltímetro funcionando, é provável que algum desses fatores tenha ocorrido. Verificar todas as conexões, garantir a pureza das soluções e assegurar um bom contato entre eletrodos e conectores são passos importantes para evitar esses erros.

Resposta

Pronto! A gente desvendou todas as partes do exercício sobre a pilha de Daniel, entendendo a reação global, a força eletromotriz, identificando o cátodo e o ânodo, o fluxo de elétrons, onde ocorre corrosão e aumento de massa, além de possíveis fatores que podem atrapalhar a leitura do potencial da pilha. Se tiver mais dúvidas, é só chamar!

Exercícios relacionados

Faça o que se pede: (b) Quais são os valores dos quatro números quânticos de cada elétron no subnível de maior energia do íon ?
Considere as semirreações com seus potenciais padrão de redução:
a) Mostre a reação global da pilha formada e calcule sua força eletromotriz.
b) Diga quem é o catodo e o anodo na pilha formada.
c) Em qual sentido os elétrons se deslocarão?
d) Em quais eletrodos ocorrerá corrosão e aumento de massa?
e) Qual o E da pilha quando e ?
Adicionou-se de a de . No equilíbrio, obteve-se de
a) Qual a concentração das substâncias no equilíbrio?
b) Calcule Kc.
Em um laboratório de química, foram misturados 25 g de ácido fosfórico, , com de pureza a 35 g de hidróxido de sódio, NaOH .

a) calcule a quantidade de reagente em excesso.
b) Calcule a massa de sal obtida nesta reação. (Dados: massas atômicas: ; O )