Eletroquímica - Pilhas

                              Eletroquímica - Pilhas

Conceitos Básicos de Eletricidade

O Elétron

Em 1897 J.J Thomson descreve o elétron como uma sub-partícula atômica de carga negativa. Atualmente o elétron por definição é a partícula de carga negativa, que gira a uma velocidade próxima a da luz, em torno do núcleo positivo do átomo formando um campo elétrico magnético.

A física enquadra o elétron no padrão das sub-partículas; da família dos léptons,  que são: o múon uma outra partícula de carga negativa (existe também múon de carga neutra) e o tau outra partícula de carga elétrica negativa e os neutrinos que são sub-partículas de carga elétrica neutra. Esses dois últimos como o elétron também são Férmions. 

A Carga de um Elétron

A massa de um elétron corresponde a 1/1836,15 a massa de um próton, que pode também corresponder a 9,109  x 10-31 kg, cuja carga, de um elétron é de 1,609 x 10-19 C.

Coulomb (C)

O Coulomb de símbolo C, corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de um Ampére, que passa por um condutor durante um segundo. O Coulomb é a quantidade de carga que corresponde a 6,25 x 1018 elétrons que passa por um determinado ponto de um condutor durante um segundo.

Ampére

O Ampére nome dado em homenagem a André-Marie Ampére, cujo simbolo é A, é a unidade básica de indicação da corrente elétrica. Um Ampére é a corrente elétrica de 1 Coulomb que possui carga de 6,28 x 1018 elétrons, que passa por determinado ponto do condutor por um segundo.

Para corrente elétrica de baixa amperagem utilizamos o miliampere (mA) e o microampere (μA).


Numericamente podemos expressar o ampere como: 

O Volt 

O volt, de Alexandro Volta, tem por simbolo V é a unidade de medida da tensão elétrica de transmissão de energia em Joules, que corresponde a carga do Coulomb que corresponde a carga de um ampere, cujo número de elétrons que passa por um ponto determinado é de 6,25 x 1018. O volt também pode ser definido como a diferença de potencial de uma corrente elétrica que atravessa um condutor com a corrente de um ampere que se dissipa em energia de trabalho.

Faraday

O Faraday nome dado em intenção á Michael Faraday é utilizado em galvanização e a sua primeira lei diz que, a massa da substância utilizada na eletrólise é proporcional a quantidade de eletricidade aplicada que passa pela solução eletrolítica. 
A sua segunda lei diz que se uma mesma quantidade de energia elétrica atravessar vários eletrólitos, as massas das espécies químicas puras obtidas é proporcional ao equivalente de cada substância. 

Um Faraday corresponde a 96500 Coulombs.
Portanto podemos equacionar a primeira lei de Faraday sendo; m = K2  x E.
E a segunda lei de Faraday sendo; m = E x i x t.
Onde m = massa do metal que se quer obter na eletrólise.
E = é o equivalente-grama da substância a sofrer eletrólise.
k = i = intensidade da corrente elétrica em Ampere.
t = tempo em segundo.

(Ver isso em eletrólise).

Exercícios Resolvidos

1) Sabendo que a carga de um elétron corresponde a 1,603 x 10-19 C, quais serão as cargas em Coulomb correspondentes aos seguintes números de elétrons.

a)	1  elétron	=	1        x   1,603 x 10-19 C	=	1,603    x  10-19 C
b)	2  elétrons	=	2        x   1,603 x 10-19 C	=	3,206    x  10-19 C
c)	3         “	=	3        x   1,603 x 10-19 C	=	4,809    x  10-19 C
d)	4         “	=	4        x   1,603 x 10-19 C	=	6,412    x  10-19 C
e)	5         “	=	5        x   1,603 x 10-19 C	=	8,015    x  10-19 C
f)	10       “	=	10        x   1,603 x 10-19 C	=	16,03      x  10-19 C
g)	20       “	=	20        x   1,603 x 10-19 C	=	32,06      x  10-19 C
h)	50       “	=	50        x   1,603 x 10-19 C	=	80,15      x  10-19 C
i)	100     “	=	100      x   1,603 x 10-19 C	=	160,03      x  10-19 C
j)	1000   “	=	1000     x   1,603 x 10-19 C	=	1603,00     x  10-19 C
k)	104        “	=	104        x   1,603 x 10-19 C	=	1,603    x  10-15 C
l)	106        “	=	106       x   1,603 x 10-19 C	=	1,603    x  10-13 C
m)	109      “	=	109       x   1,603 x 10-19 C	=	1,603    x  10-10 C
n)	1012     “	=	1012      x   1,603 x 10-19 C	=	1,603   x  10-7 C
o)	1015     “	=	1015     x    1,603 x 10-19 C	=	1,603  x  10-4 C
p)	1018      “	=	1018     x    1,603 x 10-19 C	=	1,603   x  10-1 C
q)	1021      “	=	1021     x    1,603 x 10-19 C	=	1,603  x  102  C
r)	1023     "	=	1023     x    1,603 x 10-19 C	=	1,603  x  104 C
s)	1 x 1023	=	1  x  1023       x    1,603 x 10-19 C	=	1,603  x  104 C
t)	2 x 1023	=	2  x  1023       x    1,603 x 10-19 C	=	3,206  x  104 C
u)	3 x 1023	=	3  x  1023       x    1,603 x 10-19 C	=	4,809  x  104 C
v)	4 x 1023	=	4  x  1023       x    1,603 x 10-19 C	=	6,412  x  104 C
x)	6,02 x 1023	=	6,02 x 1023   x    1,603 x 10-19 C	=	9,6500  x  104 C

Faça você mesmo os seguintes itens.

2) Calcular o número de elétrons envolvidos nas seguintes cargas em Coulomb (C).

a)         1 C = ..................................................................................................
b)         2 C = ..................................................................................................
c)         3 C = ...................................................................................................
d)         4 C = ..................................................................................................
e)         5 C = ..................................................................................................
f)        10 C = ..................................................................................................
g)       20 C = ...................................................................................................
h)       50 C = ...................................................................................................
i)      100 C = ...................................................................................................
j)    1000 C = ...................................................................................................
k)   1030 C = ...................................................................................................
l)    1100 C = ...................................................................................................
m)  1603 C = ...................................................................................................
n) 16030 C = ...................................................................................................
o) 32180 C = ...................................................................................................
p) 48090 C = ...................................................................................................
q) 64360 C = ...................................................................................................
r)  80450 C = ....................................................................................................
s)  96500C = ....................................................................................................

Resolução

Materiais Condutores de Eletricidade

Os materiais condutores de eletricidade, são aqueles que permitem o fluxo, ou o deslocamento de elétrons livres de um local para outro, especialmente quando podem ser desdobrados em fios.  

Os principais materiais condutores de eletricidade são: a prata, o cobre, o ouro, o alumínio, o ferro, tungstênio, zinco, bronze, latão, níquel, platina, estanho.

Soluções salinas também são boas condutoras de eletricidade, a solução de cloreto de sódio (NaCl), cloreto de potássio, (KCl) sulfato de cobre (CuSO4), Sulfato de zinco (ZnSO4) iodeto de potássio (KI).

Soluções ácidas São Boas Condutoras de eletricidade, a solução de ácido sulfúrico (H2SO4) ácido clorídrico (HCl).

Soluções alcalinas - solução de hidróxido de sódio (NaOH), hidróxido de potássio (KOH).

Óxido de chumbo (PbO2) que funciona como cátodo em baterias de carros.

Materiais Isolantes de Eletricidade

Os principais materiais isolantes de eletricidade são: o isolante elétrico de cerâmica ou porcelana cujo material primordial é a argila, o plástico comum, o teflon, a baquelite, o vidro, a borracha, a lã, a seda, a mica, o enxofre, a celulose ou a madeira também são isolantes, o óleo tanto o mineral como o comestível, de soja ou de girassol, podem ser isolantes líquidos porque suas partículas possuem átomos com maior estabilidade nas moléculas. Os óleos geralmente são utilizados em reatores de potência, nos capacitores de alta tensão, nas chaves elétricas, é utilizado óleo isolante para dissipar o calor ou isolar a tensão da carga, nos comutadores que são peças de bobinas de rolamento de motores elétricos, estes também podem usar óleos isolantes. Alguns óleos minerais são utilizados como isolantes de transformadores de alta tensão elétrica. A água deionizada pode ser um isolante elétrico.

  

                                         Pilhas

As pilhas são produtoras de eletricidade a partir de uma transformação química.

Ânodo e Cátodo

O Ãnodo é a parte da pilha onde são produzidos os elétrons e o cátodo é parte da pilha para onde fluem os elétrons.

Pilhas - Oxidação e Redução

A reação que acontece em uma pilha é de oxidação e redução. A oxidação é a perda de elétrons e a redução é o ganho de elétrons. Na pilha portanto ocorre a reação simultânea de oxi-redução.

Exemplos de  Oxidantes e Redutores

Pilha de Zinco e Cobre

A reação de oxidação e redução que acontece na pilha de Daniel é a seguinte:

zinco é o                           o cobre é o                                          o  zinco é o               o cobre é o
redutor                               oxidante                                               oxidado                     reduzido
ânodo                                  cátodo

Pilha de Zinco e Chumbo

A reação de oxidação e redução que acontece na pilha de zinco e chumbo é a seguinte:

o zinco é                        o chumbo é                                          o zinco é                     o chumbo é 

o redutor                         o oxidante                                               oxidado                       reduzido

ânodo                            cátodo

Pilha de Lítio e Flúor

A reação de oxidação e redução que acontece na pilha de lítio e flúor é a seguinte:

o lítio é                               o flúor é                                            o lítio é                      o flúor é 

o redutor                                    o oxidante                                                         oxidado                          reduzido
ânodo                               cátodo

A Pilha de Zinco e Níquel

O lítio é o                                o níquel é o                                                   o zinco é                         o níquel é 
 redutor                                       oxidante                                                          oxidado                              reduzido
 ânodo                             cátodo

Os Diversos Tipos de Pilhas

Pilha de Daniel - pilha de solução salina - pilha de zinco e cobre.

A Pilha de Mercúrio e Zinco

A reação da pilha de mercúrio e zinco é a seguinte:

HgO   +    Zn   →  pasta de KOH  →    ZnO   +   Hg   ou a reação:

Zn(Hg)   +    HgO   →  pasta de KOH  →    Zn(OH)2   +   Hg

Pilha de mercúrio - consiste num amalgama de zinco, mercúrio e hidróxido de potássio.

Pilha de Níquel e Cádmio.

A reação da pilha de níquel e cádmio é a seguinte:

Cd(s) + 2 Ni(OH)3(s)  →sol →KOH → CdO(s) + 2Ni(OH)2(s) +  H2O(l)  

Pilha de Prata e Cobre.

A reação da pilha de prata e cobre é a seguinte:

Cu(s)      +      2 Ag+(aq)      →      Cu2+(aq)    +       2 Ag(s) 

Pilha de Lítio

A pilha de lítio produz uma voltagem maior que as das outras, sua carga é de  3,4 volts e é utilizada em marcapasso cardíaco.

A reação dessa pilha pode ser descrita pela equação:
4 Li    +     2 SOCl2       ---------->   4 Li+   +  4 Cl-   +    S   +  SO2 
ânodo                 cátodo

Esquema Básico Para o Funcionamento Das Pilhas em Geral

Utilizando o esquema padrão da pilha de Daniel, é possível ter uma noção do processo de funcionamento das pilhas em geral.

Abaixo está representado um recipiente contendo sulfato de zinco (ZnSO4), redutor, com uma placa de zinco (ânodo, polo negativo) mergulhada no seu meio, e outro recipiente com sulfato de cobre (CuSO4), oxidante, com uma placa de cobre (cátodo, polo positivo) mergulhada no seu meio.

A Pilha de Daniel

 

A pilha de Daniel é montada a partir de dois recipientes, um contendo solução de sulfato de zinco um molar e outro contendo solução de sulfato de cobre um molar.
É colocado na solução de sulfato de zinco uma placa de zinco (eletrodo de zinco) e na solução de sulfato de cobre uma placa de cobre (eletrodo de cobre). 
Esses dois eletrodos em recipientes separados, são ligados por um fio condutor que possibilita a passagem da corrente elétrica, ou fluxo de elétrons que saem da solução de sulfato de zinco e vão para a solução de sulfato de cobre.

Eletrodo de Zinco e Solução De Sulfato de Zinco

O eletrodo de zinco mergulhado em solução aquosa de sulfato de zinco (ZnSO4) 1 molar, começa a se desgastar, enquanto o meio vai se tornando cada vez mais ionizado. A partir dai, com o aumento do íon sulfato SO4-- livre,  vai sendo liberado da placa de zinco cada vez mais Zn++, que ficam como íons “soltos” ou livres na solução. Os elétrons livres do zinco vão se encaminhando pela placa, depois pelo fio condutor até chegar ao outro recipiente com a placa de cobre.  

Eletrodo de Cobre na Solução de Sulfato de Cobre

Na solução aquosa de sulfato de cobre  um molar,  vai ocorrendo a ionização e liberação dos cátions Cu++ e ânions sulfato SO4‾ ‾no meio aquoso, onde está mergulhada a placa de cobre, ou o chamado eletrodo de cobre. 

Com a chegada da corrente elétrica provinda do eletrodo de zinco, a placa ou eletrodo de cobre, com esses elétrons, atrai o cátion cobre Cu++ que migra da solução para esse eletrodo, vai se acumulando na forma de uma massa metálica de cobre reduzido ou cobre metálico (Cuº). Com a continuidade do fluxo de elétrons provindo do eletrodo de zinco para o de cobre, os elétrons nessa placa, atrai mais e mais cobre na forma reduzida, enquanto na solução acumula-se íon sulfato SO4--, que atrai o íon potássio K+ da ponte salina para o seu lado. 

A Ponte Salina

Para que haja movimentação dos elétrons pelo fio condutor por um período mais prolongado, além desse fio condutor metálico, há a necessidade de outro fator, ou seja; da ponte salina, que contém uma solução gelatinosa de cloreto de potássio (KCl) ou ainda pode ser substituida por outra substância o nitrato de sódio (NaNO3).
É essa ponte salina que prolonga a vida da pilha, ou seja aumenta o tempo de circulação dos elétrons pelo fio condutor acima, de um recipiente para outro; do recipiente com sulfato de zinco para o com sulfato de cobre. A ponte salina gelatinosa, tem a  função de promover a migração através do gel, do íon potássio K+, para o lado da solução de sulfato de cobre, ou cátodo e do cloro Cl-, para o lado da solução de sulfato de zinco ou ânodo, fortalecendo a diferença de potencial da pilha e mantendo a sua duração.  

O esquema ao lado representa a mesma pilha de Daniel. Separando as duas soluções de sulfato de cobre e sulfato de zinco, existe uma parede de porcelana porosa que facilita a passagem de íons, mas não deixa que se misturem as soluções propriamente ditas.

Observe que é necessário fechar o circuito com a construção da ponte salina, a qual é constituida de solução gelatinosa de cloreto de potássio (KCl), para ocorrer o fluxo dos elétrons pelo fio condutor, do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.

Com a corrente elétrica, a lâmpada que está conectada ao fio condutor de elétrons, acende.

A Função da Ponte Salina

A ponte salina é um tubo de vidro em U, com as extremidades fechadas com material poroso ou gelatinoso ou algodão, como um tampo em cada extremidade para que haja seletividade relativa dos meios. A função desse tubo é conduzir (íons) Cl- e K+. O cloro 

(Cl-)  com carga negativa se dirige para o lado do recipiente com zinco que está na forma de cátion, e o K+ na forma de cátion se dirige para o lado da solução de sulfato de cobre que está cheia de ânions sulfato SO4-- liberados do CuSO4, possibilitando a manutenção da corrente elétrica por mais tempo. 

Sem o tubo em U essa pilha não funcionaria, são os cátions e os ânions do meio gelatinoso do tubo que permitem, a fruição da corrente de elétrons que saem do ânodo (haste de zinco) e passam pelo fio condutor e chegam até a placa de cobre, (cátodo) por mais tempo de duração. 

Cálculo da Voltagem da Pilha de Daniel
              
1) Dados os dois potenciais de redução da reação das duas semi pilhas que constitui o conjunto da pilha de Daniel, calcule a voltagem produzida por essa pilha padrão de Daniel.

Veja os dados na tabela de potenciais de redução e oxidação.

Potencial padrão do eletrodo de zinco

Zn       →        Zn2+   +     2 e-           E°oxid =   +0,763 V

2e-     +      Zn2+      →       Zn           E°red  =    -0,763 V

      

Potencial padrão do eletrodo de cobre

2e-       +        Cu2+   +     Cu             E°red =   +0,337 V

Cu       →       Cu2+    +     2e-           E°oxi  =    -0,337 V  

            

ΔE° =  E°red do eletrodo de cobre  -  E°red eletrodo de zinco  =   

ΔE° =  0,337 – (- 0,763)  =  

ΔE° =  1,10 V 

A Pilha de Leclanché

O  frances Georges Leclanché é o inventor da pilha seca. Nós usamos nos aparelhos como radios de pilha, lanternas a pilha, relógios de parede, despertadores, controles remotos, brinquedos, etc. 

  

Figura 1- Esquema simplificado da parte externa da pilha de Leclanché, representando a tampa de aço, a blindagem de aço externa do corpo da pilha, os discos de papelão, o concentrado de piche na parte superior, o isolante de plástico polietileno ou papelão, a parede de zinco envolvendo a pasta externa, composta de cloreto de zinco, cloreto de amônia, água, grafite e amido.

Na figura 2 logo abaixo, mostra a massa pastosa interna separada da massa pastosa externa da pilha. A massa interna está num invólucro que a separa da pasta interna e é formada por óxido de manganês, cloreto de amônia, água, grafite e amido.



A figura 3 mostra uma barra de grafite no centro da pilha. Essa barra forma o pólo positivo que atrai os elétrons provindos do ânodo ou da pasta externa, e interna.

                                                  Reação de oxidação do zinco

                                             Reação de redução do manganês

A figura 4 abaixo, mostra o fluxo dos elétrons que saem da pasta de zinco, passam para a pasta de manganês e depois para a barra de grafite, formando a corrente elétrica.

Obs: as camadas da pasta externa, pasta interna, a barra de grafite desce até a base da pilha.

A voltagem produzida pela FEM do complexo da pilha de Daniel é de 1,5 V.

Pilhas - Força Eletromotriz 

Força eletromotriz F.E.M. ou é representada pelo símbolo ΔE

A força eletromotriz é a diferença de energia de oxirredução produzida entre o oxidante e o oxidado, ou seja; é o resultado da diferença de potencial dos eletrodos da pilha, ou ainda, é a facilidade com que um material mais reativo doa elétrons para outro menos reativo.

Quanto maior a diferença de reatividade entre os metais reagentes, maior o ddp, maior será a força eletromotriz gerada.

Concluindo: A F.E.M. é a quantidade de carga líquida que a pilha produz.

Vejamos exemplo:

1) Calcule a força eletromotriz F.E.M. gerada na pilha de zinco e cobre. Consulta-se a tabela de potenciais padrão de eletrodos.

Dados

Potencial de oxidação do cobre é - 0,337 = - 0,34

Potencial de oxidação do Zn é  + 0,76 

F.E.M.  = Eoxi do ânodo     –    Eoxi do cátodo.

F.E.M.  = Eoxi Zn      –      Eoxi Cu

F.E.M.  =  +0,76     -    (- 0,34)

F.E.M.  =  +0,76   +   +0,34  = +1,10 V.

Exercícios
             

1) Sabendo que o que dá a pilha a capacidade de gerar eletricidade é a ddp, isto é; a diferença de potencial de reação  entre os eletrodos da pilha. Calcule a ddp da pilha de eletrodos de zinco e chumbo.

              

Como o cálculo da ddp é:

ddp = a energia do eletrodo que recebe elétrons  –  a energia do eletrodo que doa elétrons:

2) (Adaptado) Numa pilha em condições padrão, de eletrodo de alumínio e eletrodo de enxofre, cujos potenciais de oxidação é respectivamente: Eoxi = +1,66 e Eoxi = +0,48, pede-se calcular a sua  força eletromotriz, F.E.M.

  Calcula-se a F.E.M.

3) Calcule a força eletromotriz  F.E.M. da pilha de cloro (Cl) e sódio (Na).

Calculando a força eletromotriz.

4) Adaptado - Com relação a pilha de Daniel, um aluno deseja saber qual a corrente de elétrons e a quantos amperes corresponde essa corrente elétrica que passa por um fio condutor, se sua voltagem é de 1,10 volts por segundo.

5) Calcule a força eletromotriz da pilha de eletrodo de cádmio Cd2+ e de eletrodo de estanho Sn2+.

6) Com base na tabela de potenciais de oxidação e redução, calcule a voltagem da pilha

Mn /Mn2+  //Fe2+/Fe.

A equação da pilha é a seguinte:

Os potenciais de redução e oxidação de cada eletrodo é:

Veja que:  o Mn tem poder redutor maior, sofre oxidação.

Veja que:  o Fe tem  poder redutor menor, sofre redução.

Quando na equação usar os potenciais de redução dos eletrodos, a equação, deverá ser montada invertida como na equação abaixo.

Diferença Entre Reação Espontânea e Não Espontânea
     

Reação Espontânea

A reação espontânea é normalmente a reação que acontece na pilha. 
Na reação espontânea a diferença de potencial (ΔE) calculado é positivo.
Podemos dizer então que, para as pilhas o ΔE deverá ser sempre positivo.

Reação Não Espontânea   

A reação não espontânea não acontece numa pilha.

Na reação não espontânea a diferença de potencial (ΔE)  calculado é negativo.

                            
Exercícios Simplificados

Assinale apenas uma resposta correta.

Para obter as respostas recorra ao texto acima.

1) Podemos definir uma pilha como um dispositivo onde ocorre a produção de:

a)  corrente elétrica a partir de substâncias químicas, que produzem energia.

b)  substâncias químicas que produzem energia.

c)  energia que produzem substâncias químicas  .

d)  corrente elétrica, que produzem energia.

2) Pilhas e baterias usadas em celulares, computadores, veículos elétricos, câmeras digitais, aparelhos auditivos, aplicações aeronáuticas na emergência, brinquedos, são dispositivos que geram energia elétrica a partir de transformações:

a) mecânicas que ocorrem espontâneamente.

b) químicas que ocorrem espontâneamente.

c) físicas que ocorrem espontâneamente.

d) térmicas que ocorrem espontâneamente.

e) radioativas que ocorrem com consumo de energia.

3) A reação que acontece em uma pilha é de oxidação, que é a perda de elétrons e a redução, que é o ganho de elétrons. Na pilha portanto ocorre a reação simultânea de:

a) fluxo de elétrons.

b) oxidação e redução.

c) oxidação e enferrujamento.

d) redução com diminuição.

4) Podemos definir o elétron como:

a) uma sub-partícula com carga negativa, inserida no núcleo atômico, que o torna fonte de energia.

b) um átomo com carga negativa, inserida na sua massa, que o torna uma partícula elétrica.

c) uma sub-partícula atômica de carga negativa inserida no núcleo que neutraliza a carga do próton.

d) uma sub-partícula atômica de carga negativa girando num orbital distante do núcleo. 

e) partícula extremamente pequena, esférica, maciça, homogênea, indivisível, indestrutível, e de carga eletricamente neutra.

 4) Podemos definir o Coulomb tendo como:

 a) símbolo C, e corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de 1,609 x 10-19 C elétrons, que passa por um condutor durante um milisegundo.

 b) símbolo C, e corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de 6,02 x 1023 elétrons, que passa por um condutor durante um microsegundo.

c) símbolo C, e corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de 6,25 x 1018 elétrons, que passa por um condutor durante um segundo.

d) símbolo C, e corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de 96500 elétrons, que passa por um condutor durante uma hora. 

e) símbolo C, e corresponde a quantidade de carga que forma uma corrente elétrica de 9,109 x 10-31 elétrons, que passa por um condutor durante uma hora. 

5) Sobre o ampere podemos afirmar que:

a)  tem por símbolo V é a unidade de medida da tensão elétrica de transmissão de energia em Joules, que corresponde a carga de um Coulomb.

b) homenageia André-Marie Ampére, cujo símbolo é A, é a unidade matemática básica da corrente elétrica que passa por um ponto do condutor em 1 segundo. 

c) é utilizado em galvanização e a sua primeira lei diz que, a massa da substância utilizada na eletrólise é proporcional a quantidade de eletricidade aplicada que passa pela solução eletrolítica. 

d) corresponde a 1/1836,15 a massa de um próton, que pode também corresponder a 
9,109 x 10 -31 kg, cuja carga; de apenas um elétron é de 1,609 x 10-19 C.

e) se uma mesma quantidade de energia elétrica atravessar vários eletrólitos, as massas das espécies químicas puras obtidas é proporcional ao equivalente de cada substância. 

6) Alguns dos melhores condutores de eletricidade são:

a)  plástico comum, borracha, baquelite, vidro, lã.
b) prata, o cobre, o ouro, o alumínio, o ferro, tungstênio.
c) o ar, a água, os gases, os líquidos em geral e os metais.
d) prata, o cobre, o ouro, o alumínio, o ferro, tungstênio e borracha.

7) A pilha de Leclanché, pilha seca comum que usamos no nosso controle remoto, aparelhos de som portáteis e brinquedos, produz voltagem até: 

a) 6,0 volts.
b) 1,0 volt.
c) -0,76 volt.
d) -0,34 volt.
e) 1,5 volt.

8) A pilha de Daniel é montada a partir de:

a) três recipientes, um contendo solução de sulfato de zinco um molar, com uma placa de zinco no seu interior e outro contendo solução de sulfato de cobre um molar com uma placa de cobre metálico e outro com solução de cloreto de potássio.

b) dois recipientes, um contendo solução de sulfato de magnésio um molar, com uma placa de zinco metálico no seu interior e outro contendo solução de sulfato de amônia um molar com uma placa de cobre metálico.

c) dois recipientes, um contendo solução de sulfato de zinco um molar, com uma placa de cobre metálico no seu interior e outro contendo solução de sulfato de ferro um molar com uma placa de cobre metálico.

d) dois recipientes, um contendo solução de sulfato de zinco um molar, e uma placa de zinco metálico no seu interior, outro contendo solução de sulfato de cobre um molar com uma placa de cobre metálico, sendo ambas as placas ligadas por um fio condutor.

e) dois recipientes, um contendo solução de sulfato de zinco um molar, com uma placa de cobre metálico no seu interior e outro contendo solução de sulfato de cobre um molar com uma placa de zinco metálico.

9) A função da ponte salina é:

a) Conduzir os ânions cloro para solução de sulfato de zinco e cátions potássio K+ para a solução de sulfato de cobre.

b) Conduzir cátions da solução de sulfato de cobre para a ponte salina que se carrega de carga elétrica.

c) Conduzir íons, ânions e cátions.

d) Conduzir o cobre livre da solução de sulfato de cobre para a solução de sulfato de zinco.

e) Conduzir elétrons da solução de sulfato de cobre para a solução de sulfato de zinco.

10) Em relação a produção de energia na pilha de Daniel, esta se divide em duas partes funcionais. 

a) A meia reação da semi-pilha de zinco produz 0,76 V e a semi-reação da meia pilha de cobre é de ‾0,34 V. No total a pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 1,10 V. 

b) A meia reação da semi-pilha de zinco produz 0,96 V e a meia reação da semi-pilha de cobre é de 1,33 V. No total a pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 110 V.

c) A meia reação da semi-pilha de zinco produz -0,44 V e a meia reação da semi-pilha de cobre é de -1,66 V. No total a pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 1,10 V.

d) A meia reação da semi-pilha de zinco produz -2,37 V e a meia reação da semi-pilha de cobre é de 0,34 V. No total a pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 110 V.

e) A meia reação da semi-pilha de zinco produz 0,80 V e a meia reação da semi-pilha de cobre é de 0,34 V. No total a pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 1,10 V.

11) A pilha de Daniel produz uma corrente elétrica de 1,10 volts/segundo, do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. A quantos elétrons corresponde essa movimentação pelo condutor? Dados: 1 volt = 6,28 x 1018 e-/s.

a) 6,28 x 1018 e-/s

b) 8,908 x 1018 e-/s

c) 6,908 x 1018 e-/s

d) 6,908 x 1016 e-/s

e) 7,908 x 1018 e-/s

12) (Adaptado) Ao acender uma lanterna á pilha, ocorre uma reação no interior da pilha chamada de:

a) redução

b) oxirredução

c) neutralização

d) fermentação

e) dupla troca

                           Bibliografia
Bianchi, Albrecht, Daltamir. Universo da Química - volume único. Ed. FTD. P. 484 - 531.

Calculo detalhado para transformar Ampere em Watts - Vida e ...
anjoneto.blogspot.com/2009/11/calculo-detalhado-para-transformar.html

Martha Reis. Completamente Química - Físico-química, livro do professor, volume 2. Editora FTD. P. 4290, 468.

Oxidos

A Definição Para os Óxidos

Óxido são substâncias formadas pelo elemento químico oxigênio que é o mais eletronegativo presente em sua estrutura molecular e qualquer outro elemento químico que seja diferente do flúor, pois o flúor possui a sua eletronegatividade maior que a do oxigênio. Os óxidos podem ser caracterizados como as ferrugens.

 

Os Exemplos de Alguns Dos Óxidos Mais Comuns

 

CO                                   - monóxido de carbono

CO2                                  - dióxido de carbono – gás carbônico

NO2                                  - dióxido de mononitrogênio

N2O                                  - monóxido de dinitrogênio

N2O5                                 - pentóxido de dinitrogênio

CaO                                 - óxido de cálcio

Li2O                                 - óxido de lítio

Pb3O4                               - tetróxido de trichumbo - zarcão

CaCO3                              - carbonato de cálcio

Al2O3                               - óxido de alumínio - bauxita

MnO3                               - trióxido de manganês

Fe3O4                               - tretóxido de triferro - magnetita

Fe2O3                               - óxido férrico - hematita

CuO                                  - óxido cúprico - óxido de cobre II

Cu2O                                - óxido cuproso – óxido de cobre I

SO2                                  - dióxido de enxofre

SO3                                  - trióxido de enxofre

ZnO                                  - óxido de zinco

MgO                                 - óxido de magnésio

CaO                                 - óxido de cálcio

Na2O                               - óxido de sódio

K2O                                 - óxido de potássio

Cr2O3                              - óxido de cromo III

Mn2O7                             - heptóxido de dimanganês

ou óxido de manganês VII

SrO                                  - óxido de estrôncio

SnO                                  - óxido de estanho

P2O5                                - pentóxido de difosforo

N2O3                               - trióxido de dinitrogênio

Cl2O                                - óxido de dicloro

HgO                                 - óxido de mercúrio

A Ocorrência Dos Óxidos na Natureza

Os óxidos aparecem abundantemente na natureza na forma de água (a água é um óxido), de ferrugens, de minerais como o quartzo, a hematita, a pirosulita, cassiterita, bauxita, magnetita entre outros e na forma de gases lançados na atmosfera.

A poluição por determinados tipos de óxidos gasosos pode advir de indústrias e veículos automotores que utilizam combustíveis fósseis para a geração de energia, especialmente quando se usa combustíveis de baixa qualidade como a gasolina ruim que interfere no rendimento dos motores, provém de queimadas de florestas, campos, pastagens, da queima da cana-de-açúcar na hora de ser colhida.  

A poluição por veículos automotores e pelas indústrias pode ser controlada pelo uso de combustíveis de boa qualidade, por filtros e catalisadores que reduzem a quantidade de determinados gases nocivos lançados na atmosfera e consequentemente no meio ambiente de um modo geral.

 

Os Óxidos e a Poluição Pelo Ser Humano


Monóxido de Carbono (CO)
Provem da queima incompleta de combustíveis, é um gás extremamente tóxico, poluente atmosférico, pode ter origem dos escapamentos dos veículos automotores sem catalisadores de onde é liberado para a atmosfera. No corpo humano esse gás tem 250 vezes mais afinidade pela hemoglobina que o oxigênio

O Monóxido de Carbono no Corpo Humano 

O monóxido de carbono não tem cheiro, cor, sabor, e é altamente tóxico e letal. 

O organismo humano também produz o monóxido de carbono naturalmente em quantidades pequeníssimas. Nessas ínfimas proporções, ele desempenha um papel como sinalizador fisiológico para o corpo como neurotransmissor ou como um relaxante dos vasos sanguíneos.

No entanto, como o monóxido de carbono atua no nosso organismo, algumas vezes beneficiando, outras vezes; a apresentação de anormalidades metabólicas tem sido consideradas ligadas à sua presença. Há uma variedade de doenças que podem ser consideradas como causadas pelo monóxido de carbono, as quais são: neuro-degenerações, hipertensão, falência cardíaca e inflamações.

Também é de pleno conhecimento, que no sistema sanguíneo humano, nos eritrócitos, combina-se irreversivelmente com a hemoglobina produzindo a carboxihemoglobina e a faz perder a capacidade de levar oxigênio para os tecidos do nosso corpo. Admite-se que concentrações de 667 ppm (seiscentas e sessenta e sete partículas para cada  milhão) pode causar a conversão de 50% da hemoglobina do sangue em carboxihemoglobina e causar falência desse sistema, coma e morte. 

Dióxido de carbono (CO2)

É produzido em grandes quantidades na época das queimadas da cana-de-açúcar, atualmente as queimadas da cana de açúcar vem aos poucos sendo abandonadas pelo uso de maquinarias de colheita de alta tecnologia. Esse gás também é produzido nos incêndios florestais, na queima de combustíveis pelos veículos automotores, pode originar das fuligens de chaminés. Uma das consequências do aumento do CO2 atmosférico é a formação da chuva ácida.

O Monóxido de Mononitrogênio (NO)


O monóxido de nitrogênio (NO) é formado nas "descargas" de relâmpagos ou raios, as moléculas do gás oxigênio e nitrogênio são cindidas ao meio, cada átomo; de oxigênio e nitrogênio atômico se une individualmente formando o gás NO.  O monóxido de nitrogênio formado em contato com o oxigênio do ar reage imediatamente com o oxigênio (O2) e forma o NO2 e o ozônio (O3). O NO, também é formado nas erupções vulcânicas, é um dos responsáveis pela destruição da camada de ozônio da atmosfera.

A reação de formação do NO pode ser representada:

N2       +        O2     --------       2 NO

O Monóxido de Dinitrogênio (N2O) - Gás Hilariante  

Esse gás é obtido a partir do nitrato de amônia por aquecimento, gerando  o óxido de dinitrogênio, não é toxico, no ser humano produz excitação histérica, como vontades de cantar, rir brigar, o uso prolongado leva a inconsciência, entretanto em medicina pode ser usado como anestésico.
Dióxido de Enxofre (SO2)
orígem vulcões ativos, relâmpagos, indústrias que queimam combustíveis fósseis, é prejudicial à saúde humana cardio respiratório irritante para as mucosas, é anti-séptico,  livre na atmosfera forma o gás trióxido de enxofre, é prejudicial para as plantas com relação a fotossíntese, necrose e sensibilidade aos parasitas.
trióxido de Enxofre (SO3) 
é formado a partir do dióxido de enxofre, vulcões ativos, forma chuva ácida, incorporado ao solo forma SO4 pelas sulfobactérias.

                                A Classificação Dos Óxidos

Óxidos Neutros ou Moleculares

A característica própria dos ácidos neutros é que, quando em contato com água, ácidos ou bases, eles não reagem. O seu comportamento é assim devido ao fato de sua estrutura molecular ser constituída por ligações do tipo covalente molecular simples e dativa. 

Observe as estruturas desses óxidos.

CO (monóxido de carbono)

 

Na ligações covalentes do monóxido de carbono há duas ligações covalentes molecular simples (dois traços) e uma ligação covalente dativa (flecha).

NO (monóxido de nitrogênio ou óxido nítrico)

Na ligação do monóxido de nitrogênio há duas ligações covalentes molecular simples (dois traços).

Óxido nitroso ou gás hilariante (gás do riso) e anestésico.

                                       

De acordo com a regra do octeto, o óxido nitroso forma uma ligação covalente simples e uma ligação covalente dativa nos dois nitrogênios e duas ligações covalentes moleculares simples no nitrogênio com oxigênio.                                       



Óxidos Ácidos                                       

Os óxidos ácidos são formados a partir da desidratação de um ácido, portanto são anidridos. Possuem por característica própria, a estruturação molecular formada por ligações covalentes entre o oxigênio participante e outro elemento químico ametal de alta eletronegatividade. Ao reagirem com água formam ácido e ao reagirem com uma base formam sais e água. São essas propriedades que lhes possibilitam o atributo de serem óxidos ácidos.

Alguns exemplos de óxidos ácidos

Pentóxido de dinitrogênio 

                                      

O pentóxido de dinitrogênio é um oxidante instável, ao misturar com componentes orgânicos e sais de amônia, forma composto fortemente explosivo. Ao se decompor forma o gás dióxido de nitrogênio altamente tóxico.                                       

Os Peróxidos

 

Os Superóxidos

 

A Nomenclatura Dos Óxidos

                                                               Bibliografia

Geraldo Camargo de Carvalho - Química Moderna. Volume 1. Ed. Scipione, 3ª edição. P. 229 a 256.

 

Tito e Canto - Química na Abordagem do Cotidiano. Volume 1. Ed. Moderna, 2ª edição. P. 270 a 302.                                        

         

Ricardo Feltre - Química Geral. Volume 1. Ed. Moderna, 6ª edição. P. 218 a 236.

Dinitrogen pentoxide - Wikipedia, the free encyclopedia
en.wikipedia.org/wiki/Dinitrogen_pentoxideEm cache - Similares