Questões de Química - Físico-química - Eletroquímica
As pilhas recarregáveis de níquel-cádmio (NiCd) foram inventadas no século 19. Entre as tecnologias de baterias recarregáveis, a de NiCd rapidamente perdeu participação no mercado para as baterias NiMH e Liion, devido à sua capacidade inferior e ao impacto ambiental causado pelo descarte deste material no meio ambiente. De acordo com os potenciais, padrões de redução descritos abaixo para as reações que ocorrem na pilha NiCd:
NiO(OH) + H2O + e− → Ni(OH)2 + OH− E° = +0,49 V
Cd(OH)2 + 2e− → Cd + 2OH − E° = -0,81 V
Qual é a variação de potencial ( ΔE°) desenvolvido por esta pilha?
Em uma aula de química o professor propôs aos alunos a construção de uma pilha seguindo a construção da pilha de Daniel, porém foram fornecidos os metais listados na tabela e suas soluções iônicas com concentração 1 mol/L.
No experimento realizado, o potencial da pilha construída, o tipo de reação que ocorreu no eletrodo do metal 1 e o nome do metal 2 são:
“Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell construiu uma pilha usando metais e soluções aquosas de sais. A pilha funcionava a partir de dois eletrodos interligados. O eletrodo é, geralmente, um sistema constituído por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.”
Adaptado de: FONSECA, Martha Reis Marques. Química. São Paulo: Editora FTD, 2007. v. 2: Físico-Química. p. 276.
Considere a representação da notação química da pilha de Daniell (usando eletrodos de cobre e zinco), de acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC):
Zn (s) | Zn2+ (aq) (1 mol L-1) || Cu2+ (aq) (1 mol L-1) | Cu (s).
Dados os potenciais padrão de redução E0Zn = - 0,76 V e E0Cu = + 0,34 V, e considerando o funcionamento da referida pilha em condições padrão, afirma-se que
I – no eletrodo de cobre dessa pilha ocorre a corrosão da placa metálica de cobre.
II – a diferença de potencial (d.d.p.) teórica dessa pilha é de + 1,10 V.
III – nessa pilha os elétrons fluem no circuito externo, do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.
IV – o símbolo de duas barras paralelas ( || ) representa a ponte salina (ou uma membrana porosa), cuja finalidade é manter as duas semicelas eletricamente neutras, por meio da migração de íons (corrente iônica).
V – a equação da reação global dessa pilha é Zn2+ (aq) + Cu (s) → Zn (s) + Cu2+ (aq).
Das afirmativas feitas, estão corretas apenas
As pilhas recarregáveis, bastante utilizadas atualmente, são formadas por sistemas que atuam como uma célula galvânica, enquanto estão sendo descarregadas, e como célula eletrolítica, quando estão sendo recarregadas.
Uma pilha é formada pelos elementos níquel e cádmio e seu carregador deve fornecer uma diferença de potencial mínima para promover a recarga. Quanto maior a diferença de potencial gerada pelo carregador, maior será o seu custo. Considere os valores de potencial padrão de redução dessas espécies:
Ni2+(aq) + 2 e− ⇌ Ni (s) E° = −0,230 V
Cd2+ (aq) + 2 e− ⇌ Cd (s) E° = −0,402 V
Teoricamente, para que um carregador seja ao mesmo tempo eficiente e tenha o menor preço, a diferença de potencial mínima, em volt, que ele deve superar é de
A pilha alcalina é a fonte de energia mais utilizada em equipamentos eletrônicos. Elas são chamadas de alcalinas por causa do tipo de eletrólito utilizado (KOH). Os valores de potencial de redução tabelados, para as reações que ocorrem em uma pilha alcalina, estão descritos nas equações abaixo.
ZnO(s) + H2O(l) + 2e− ⇌ Zn(s) + 2OH− (aq)
E° = -1,26 V (ânodo)
2MnO2(s) + H2O(l) + 2e− ⇌ Mn2O3(s) + 2OH− (aq)
E° = +0,26 V (cátodo)
Qual é o potencial de célula (E°) desenvolvido entre os polos positivo e negativo da pilha alcalina?
As pesquisas sobre pilhas é fundamental para a melhoria da qualidade de vida da população. As pilhas alcalinas levam vantagens sobre as de Leclanché (zinco e carvão), são utilizadas desde relógios de pulso a calculadoras eletrônicas.
Considerando que uma pilha alcalina seja constituída por uma barra de manganês puro, outra de zinco poroso e uma pasta contendo KOH, a ddp inicial da pilha e a equação global da reação que nela ocorre, são:
Dados:
Mn+2 + 2e → Mn° E° = -1,18v
Zn+2 + 2e → Zn° E° = -0,76v