PILHAS DE DANIELL - EXERCÍCIOS PASSO A PASSO

ALÔ PESSOAL!!
Semana que vem Enem!!!
E vamos para mais um assunto importante: Pilhas.
Sempre surgem dúvidas na hora de resolver os exercícios, não?
Vamos lá:

Observe as reações a seguir:


1 - Considere as semirreações com seus potenciais padrão de redução:
Cr3(aq)+3e− → Cr (s)         Eo = -0,74V
Cd2+(aq)+2e− → Cd (s)     Eo = -0,40V
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) Faça a representação da pilha.

RESOLUÇÃO:

Para representar a pilha você precisa saber qual eletrodo vai perder elétrons e qual eletrodo vai receber elétrons.

Porque a pilha funciona assim! Um eletrodo ( conjunto da barra metálica e a solução correspondente) vai doar os elétrons e o outro vai receber.

 

E como você vai saber qual eletrodo doa e qual eletrodo recebe?

Pelos potenciais de oxidação ou redução. Eles precisam ser dados ou estão em uma tabela. Acima, nas reações, você vê que ambas recebem elétrons: então são reações de redução. Para fazer uma pilha, um tem que oxidar e outro reduzir. Como as duas equações são de redução, pegue aquela de maior valor numérico( - 0,40 V) e essa será a sua reação de redução. A outra reação você inverte , para que ela se torne uma reação de oxidação:


Cd2+(aq)  + 2 e- → Cd  ----------> semi reação de redução                 
Cr(s)  → Cr3+(aq)+/3e−----------------> semi reação de oxidação
2Cr3+(aq)+3Cd(s)
Veja que há uma diferença de elétrons: então precisamos acertar os coeficientes das semi reações e depois somar as duas: você encontra a reação global:


3Cd2+(aq)  + /2e−  6e− → 3Cd(s)  (3x)                  
2Cr(s)  → 2Cr3+(aq)+/3e− 6e−  (x2)----------------------------------------------------------------------------
2Cr(s)+3Cd2+(aq) →  2 Cr 3+  + 3 Cd (s)  equação geral ou reação global da pi2Cr3+(aq)+3Cd(s)
 DDP= cálculo da força eletromotriz ou ddp= E maior - E menor ( de duas reações de redução, ou duas de oxidação)
DDP = - 0,40 - ( - 0,74) = - 0,40 + 0,74 = 0,34 V
b) cátodo é onde chegam os elétrons = Cd
     ânodo é de onde saem os elétrons = Cr
c) os elétrons se deslocarão de Cr para Cd ( do cromo para o cadmio)
d) o eletrodo que desgasta é o que perde elétrons = eletrodo de cromo
   o eletrodo que aumenta de tamanho é o que recebe elétrons = eletrodo de cadmio
e) representação da pilha:
e) Cr(s)/Cr2+(aq)//Cd2+(aq)/Cd(s)


Outro exercício para ajudar:


2) Com base no diagrama da pilha:

Ba0 / Ba2+ // Cu + / Cu0

E nos potenciais-padrão de redução das semi-reacões:
Ba0 → Ba2+ + 2e– E0 = –2,90 volt

Cu0 → Cu+1 + 1e– E0 = +0,52 volt  


Qual a diferença de potencial da pilha ?
Resolução:
Olhando o diagrama da pilha você pode dizer que o bário oxida, porque perde elétrons e o cobre reduz, porque ganha elétrons. Logo o eletrodo de bário é o anodo e o eletrodo de cobre é o cátodo.
Para o cálculo da ddp: E maior - E menor ou seja, + 0,52 - ( - 2,90 ) = 0,52+ 2,90= 3,42 V


E agora uma do Enem:

ENEM 2012

O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma "lenda urbana", pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:

Disponível em: www.sucatas.com. Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado).

Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem?

a.Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução.

b.Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução.

c.Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio.

d.Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio.

e.Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio

Resolução:

Veja a tabela: somente o lítio e o potássio possuem potenciais de redução menores que o alumínio ( e)


fontes: http://educacao.globo.com

http://mundoeducacao.bol.uol.com

http://brasilescola.uol.com

www.agracadaquimica.com.br

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO- COMO RESOLVER EXERCÍCIOS SOBRE O ASSUNTO!

ALÔ PESSOAL!!!
A postagem sobre Equilíbrios Químicos é uma das mais acessadas.
Então, continuaremos falando agora  sobre deslocamento de equilíbrio.
Primeiro uma noção básica, depois, resolver exercícios!


DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO

Princípio de Le Chatelier- é o que explica o ajuste que o sistema em equilíbrio faz, quando há alguma alteração. Tendência em se reorganizar e formar um novo equilíbrio.

Quando um fator externo atua sobre um sistema que se encontra em equilíbrio, esse sistema responde a qualquer ação exercida pelo agente externo com um deslocamento que favoreça estabelecer um novo equilíbrio.
Preste atenção: as constantes de equilíbrio não serão iguais, se houve alteração na quantidade das substancias envolvidas. Será um novo equilíbrio, mas não necessariamente com o mesmo valor numérico.


Fatores que influenciam o deslocamento do equilíbrio químico:

1. Concentração - o aumento da concentração de uma espécie em um sistema fará esses sistema se deslocar para o lado oposto. Ou seja, se colocou mais reagentes, irão se formar mais produtos para alcançar um novo equilíbrio.
2. Temperatura - o aumento da temperatura favorece o sentido da reação endotérmica, porque essa absorve calor.
3. Pressão – o aumento da pressão sobre um sistema em equilíbrio, provocará diminuição do volume, o que provoca o deslocamento para o sentido que ocupa menor volume molar gasoso.( veja o número de mol  formado na frente das substancias)
4. .Catalisadores não promovem deslocamento dos sistemas químicos, apenas propiciam um aumento de sua velocidade, possibilitando que o equilíbrio seja atingindo com maior rapidez

 Agora no exercício:


1- (UNICAMP) A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos.
C_(s) +CO_2(g) ⇌2CO_(g)  ∆H=174kJ/mol de carbono
A constante de equilíbrio desta reação pode ser expressa, em termos de pressões parciais, como: K_p=p²(CO)/p(CO₂). Qual é o efeito sobre este equilíbrio quando:


a) adiciona-se carbono sólido?
 Adição de C_(s) não altera o equilíbrio, pois, NO SÓLIDO a concentração é constante. Observe que na constante de equilíbrio Kp ( em termos de pressões parciais), não tem carbono sólido.
b) aumenta-se a temperatura?
Equilíbrio desloca-se para a direita, pois o aumento de temperatura, desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica (∆H >0).A variação de entalpia é positiva, logo, a reação absorve calor. Um aumento de temperatura favorece a reação direta.
c) introduz-se um catalisador?
Adição de catalisador não desloca equilíbrio.
 
2- A reação N₂O_4(g) ⇌ 2NO_2(g)  é endotérmica, com ∆H°=+56,9 kJ.
a) Explique de que modo, no equilíbrio estabelecido, a quantidade de NO₂   pode ser afetada pelas seguintes variações:
I) adição de N₂O_4(g)
 A adição de N₂O_4(g) provocará deslocamento da posição de equilíbrio para a direita, ou seja, formação de NO_{2(g) .}
II) abaixamento da pressão por aumento do volume do recipiente
Quando a pressão no sistema diminui, ele responde produzindo mais moléculas do gás( lembra tem mais espaço)  aumentando o volume gasoso e fazendo pressão aumentar . Uma vez que mais moléculas estão sendo formadas, e o N₂O_4(g) está se decompondo, a quantidade de NO₂, no equilíbrio, consequentemente, irá aumentar.
III) aumento da temperatura
Como a reação é endotérmica, um aumento de temperatura favorece a reação direta, então deslocamento para direita com formação de mais  NO_{2(g) .até estabelecer novo equilíbrio}


IV) adição de um catalisador ao sistema
 Lembre, o catalisador diminui a energia de ativação, aumentando a velocidade da reação, mas não interfere no equilíbrio!!!!

fonte:http://soumaisenem.com.br

EXERCÍCIO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO- Kc

ALÔ PESSOAL!
Setembro chegando no fim. E os vestibulares batendo na porta!!!
Vamos resolver exercícios de equilíbrio químico?
Aqui no XQUIMICA você encontra a teoria sobre equilíbrios químicos: http://xquimica.blogspot.com.br/2009/10/equilibrios-quimicos-missao.html


Agora, na resolução dos exercícios, precisamos de muita atenção!!!
Veja o exemplo abaixo:


( PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2SO_2(g) + O_2(g) ↔ 2SO_3(g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. Qual o valor aproximado da constante de equilíbrio ?

Quando o exercício dá as concentrações iniciais e pede o Kc, você precisa saber quanto de cada substancia existe quando o equilíbrio foi atingido ( isso significa que a reação é reversível e a reação direta e a reação inversa tem a mesma velocidade)

Para isso é indicado você montar uma tabelinha para não se perder:

As quantidades iniciais são dadas no problema: 6 mol de SO2 e 5 mol de O2 .

Sendo assim, no inicio você não tem produtos.

Aí o problema fala que no equilíbrio foi encontrado 4 mol de trióxido de enxofre - que é o produto.( SO3 )

Agora para as contas da linha verde na tabela( lembre que os valores que tem na frente de cada substancia indicam o número de mol dessa substancia):

Dióxido de enxofre : tinha 6 mol gastou 4 ficou com 2 mol

Oxigênio : tinha 5 mol , gastou 2 mol ( porque você vai dividir o 4 mol da formação por 2, ficando 2 mol formado para cada SO3 como você tem 1 Oxigênio, gastou 2 mol ) ficando 3 mol de oxigênio no equilíbrio .

Na linha roxa você tem as quantidades, em mol, de cada substancia no equilíbrio.

Mas para calcular o Kc, você precisa da concentração em mol/ litro.

Por isso, na linha rosa foram feitos os cálculos para a molaridade de cada substancia.

Tendo isso sido feito, agora vamos calcular o Kc:

Kc =    [SO₃]²    
        [SO₂]² . [O₂]

Kc = __(4)²__
         (2)² . 3

Kc = 1,33

Lembre que o Kc é calculado com os produtos na parte superior e os reagentes na parte inferior, elevados ao número de mols que acompanha a reação.

fonte: www.brasilescola.uol.com

PILHAS SECAS, PILHAS DE LÍTIO, DE MERCÚRIO E RECARREGÁVEIS

ALÔ PESSOAL!!!
O assunto de pilhas já está postado aqui no XQUIMICA.
Funcionamento da Pilha de Daniell e suas equações


Vamos falar sobre a composição das pilhas atuais, como se comportam e sua composição:


PILHA DE LECLANCHÉ:


A pilha seca ácida foi desenvolvida em 1866, pelo químico francês George Leclanché (1839-1882). Ela é a pilha mais comum hoje em dia, pois é a mais barata e a mais usada em lanternas, rádios, equipamentos portáteis e aparelhos elétricos como gravadores, flashes e brinquedos.
Essa pilha na verdade não é seca, pois dentro dela há uma pasta aquosa, úmida, mas ela recebeu esse nome para diferenciá-la (porque era revolucionária, na época em que foi criada) das primeiras pilhas até então conhecidas, como a pilha de Daniell .





PILHAS SECAS










Veja as semelhanças e diferenças com a pilha de Daniell:



COMPONENTES DE UMA PILHA DE MERCÚRIO:







Estas pilhas, por serem de dimensão reduzida, são usadas em aparelhos pequenos, tais como relógios, comandos, calculadoras, etc.
Com o seu exterior em aço, as pilhas de mercúrio são de extrema qualidade, já que conseguem fornecer uma tensão sempre igual, durante todo o seu tempo de vida, e podem ter uma duração superior a mais de 800 horas de funcionamento. Além desta excelente particularidade, as pilhas de mercúrio conseguem ainda manter a sua energia durante muito tempo, até cerca de 8 anos, sempre com a mesma carga.
Quando chegam ao fim do seu tempo de vida, a sua tensão desce de imediato para os zero volts, e não de uma forma gradual, como acontece nos outros tipos de pilhas.


PILHAS DE LÍTIO

As pilhas ou baterias que possuem o lítio como principal constituinte têm como uma de suas características o fato de serem bem leves, pois o lítio é o metal menos denso descoberto até o momento. Para se ter uma ideia, esse metal branco prateado boia na água, pois é duas vezes menos denso que ela. Isso se dá devido ao fato de que o lítio possui apenas três prótons e três nêutrons.

Existem dois tipos principais de pilhas ou baterias de lítio, uma delas é denominada de pilha de lítio-iodo. Ela foi desenvolvida principalmente para ser usada em marca-passos cardíacos, já que é bastante leve, segura (não libera gases, pois é fechada hermeticamente), tem uma boa durabilidade (cerca de 8 a 10 anos), fornece uma voltagem de 2,8 V e uma alta densidade de carga (0,8 Wh/cm³).

Os eletrodos são formados por lítio e um complexo de iodo, que ficam separados por meio de uma camada cristalina de iodeto de lítio que permite a passagem da corrente elétrica. O lítio metálico funciona como o ânodo dessa pilha, ou seja, é o polo negativo que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, o polo positivo que se reduz, recebendo elétrons, é o complexo de iodo.

Veja as semirreações que ocorrem nos eletrodos e a equação que representa a reação global desse tipo de pilha:

Semirreação do Ânodo: 2 Li_(s) →2 Li⁺_(s) + 2e^-

Semirreação do Cátodo: 1 I_2(s) + 2e^-→2 I^-_(s)

Reação Global: 2 Li_(s) + 1 I_2(s) →2 LiI_(s)

O outro tipo de pilha ou bateria é a de íon lítio. Ela leva esse nome exatamente porque o seu funcionamento se baseia no movimento de íons lítio (Li⁺). Ela é atualmente muito utilizada nas baterias de telefones celulares e seu potencial varia entre 3,0 e 3,5 V.

O ânodo e o cátodo são formados por átomos dispostos em planos como se fossem lâminas com espaços onde os íons lítio se inserem. O ânodo é formado por grafita com o metal cobre e os íons se intercalam nos planos de estruturas hexagonais de carbono, formando a seguinte substância: Li_yC_6­.Já o cátodo é formado pelos íons lítio intercalados num óxido de estrutura lamelar (Li_xCoO₂).

Assim, temos que os íons lítio saem do ânodo e migram por meio de um solvente não aquoso para o cátodo.

Semirreação do Ânodo: Li_yC_{6 (s)} → y Li + C₆ + y e-
Semirreação do Cátodo: Li_xCoO_{2 (s)} + y Li⁺_(s) + y e^- → Li_x+yCoO_2(s)
Reação Global:  Li_yC_6(s) + Li_xCoO₂ → C_6 (s) + Li_x+yCoO_2(s) 

Essas baterias são recarregáveis, bastando usar uma corrente elétrica externa que provoca a migração dos íons lítio no sentido inverso, ou seja, do óxido para a grafita.

PILHAS RECARREGÁVEIS





Os três principais tipos de baterias são as de níquel-cádmio (Ni-Cd), a de níquel metal hidreto (NiMH) e a de íons de lítio (Li-ion),

Em linhas gerais, as baterias de níquel-cádmio são constituídas por dois eletrodos separados por um isolante, enrolados um sobre o outro e imersos num eletrólito. Neste tipo de bateria tanto o eletrodo positivo (cátodo), formado de níquel – óxi-hidróxi de níquel (NiOOH)_, quanto o negativo (ânodo), de cádmio –  hidróxido de cádmio (CdOH), permanecem estáveis durante os processos de carga e descarga, desde que processados adequadamente. Estes eletrodos encontram-se mergulhados em um eletrólito, que conduz os íons, formado por uma solução de hidróxido de potássio (KOH/H₂O).

 Uma diferença de potencial é produzida quando entre os dois eletrodos se interpõe uma resistência de descarga. O processo de descarga da bateria começa quando uma corrente de íons começa a circular.

Na bateria descarregada, o eletrodo de níquel possui a composição Ni(OH)₂, enquanto o eletrodo de cádmio, Cd(OH)₂ –hidróxido de cádmio.

Já no processo de carga, a bateria é sujeita a uma tensão externa inversa e consequentemente os hidróxidos dos eletrodos passam a se decompor, liberando cádmio, níquel e água. O eletrodo de níquel perde um íon de hidrogênio (H⁺) tornando-se NiOOH, e o eletrodo de cádmio perde dois íons hidroxila (2OH^–) passando a cádmio metálico (Cd). Como se observa, depois de carregada, a bateria fica exatamente como nas condições iniciais.

fontes: www.tecnologiadoglobo.com
www.mundoeducacao.com.br
www.brasilescola.uol.com.br
www.digitonet.com.br
https://marianaplorenzo.com

CÁLCULOS DE PROBLEMAS COM RADIAÇÕES

ALÔ PESSOAL!
Mais uma vez , vamos resolver problemas para que vocês entendam como aplicar a teoria.
Na radioatividade, sempre aparecem questões que colocam o nêutron- que bombardeia o núcleo do átomo radioativo. E ele tem que ser levado em consideração quando você resolve um exercício.
Observe:


Considere a equação nuclear incompleta:

Para completar a equação, é correto afirmar que o amerício-240 é um isótopo radioativo que se obtém, juntamente com um próton e dois nêutrons, a partir do bombardeio do plutônio-239  qual partícula radioativa?


1- veja que a massa aumentou de 239 para 240 + 1 próton e + 2 nêutrons




2- Aí vem a pegada: o nêutron tem a configuração: ¹N₀    

3- o próton tem a configuração: ₁P<sup>1


Então :
239  +x( partícula pedida)   =  240 + 1 + 2  ( porque você tem 1 próton e 2 nêutrons)
x= 239- 243 = 4
Sendo a massa igual a 4 só pode ser partícula alfa ( massa = 4 e número atômico = 2 )
Veja essa outro exercício que pergunta a quantidade de partículas alfa e beta:
Resolva como uma equação, primeiro a parte de cima e depois a parte de baixo:
Lembre que quando um elemento radioativo emite partículas, tudo o que estiver depois da flecha tem que ser igual ao que está antes da flecha!


Importante você ver essa informação:</sup>



Assim como a radiação gama, o neutrino não tem massa, nem número atômico.
Agora, veja esse exercício onde são dadas as quantidades de partículas e se pede o número atômico e o número de massa:
Resolva como uma equação, da mesma forma que o exercício acima, só que as "incógnitas " serão o número de massa e o número atômico- **** Número de massa sempre em cima!!

Outro exercício bem cotado, pede as semelhanças atômicas: então vamos lá:

Átomos isótopos tem o mesmo número atômico.

Átomos isóbaros tem o mesmo numero de massa.

Átomos isotonos tem o mesmo número de nêutrons.

imagens: http://image.slidesharecdn.com
fonte: www.mundoeducacao.com.br

VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO- COMO CALCULAR

ALÔ PESSOAL!
Pensando sobre os vestibulares, vamos fazer um exercício de velocidade de uma reação e perceber a diferença entre velocidade de um reagente, de um produto e velocidade média.
 Você já sabe que a reação, para ocorrer, depende de condições. É só olhar nos posts anteriores.
Mas, quando é dado um exercício, ainda mais com gráficos ou tabelas, fica difícil visualizar como fazer.
Vamos lá?

Observe a transformação do acetileno em benzeno

Calcule a velocidade do reagente, acetileno, no intervalo de 0 a 4 minutos.

  Dados:

[C2H2] (mol)	3,5	2,7	2,0	1,5	0,9
t (min)	0	1	2	3	4

Resolução:

1. cálculo da velocidade ao final de 4 minutos:

 
            
Observe :



Onde:
Vm = velocidade média (mol/L/s)
variação de concentração (mol/L)
variação de tempo (s, min)


Assim, entre 0 e 4 minutos a variação de molaridade ( mol/ litro ) do acetileno corresponde a 0,9-3,5=-2,6 mol/ litro.
Essa diminuição se deve ao fato de ser um reagente, e durante o processo, ele vai sendo consumido.
Se, no lugar do acetileno estivesse o benzeno na tabela, seria o contrário: começaria com zero de produto e depois iria aumentando.


O cálculo da velocidade de um produto ou reagente, é feita dessa maneira, mas quando o assunto é VELOCIDADE MÉDIA DA REAÇÃO, temos uma colocação diferente, pois vamos levar em conta os coeficientes que estão na frente de cada reagente e de cada produto.
Na reação:            a A + b B--> c C + d D
temos: A e B reagentes
C e D produtos
a,b,c,d - coeficientes da reação que representam o número de mols de cada um dos componentes.


Assim, o cálculo da Velocidade média desta reação seria:






As unidades podem ser:



  Vamos a um exercício:
De acordo com a reação de síntese da amônia      :


De acordo com a reação da síntese da amônia, veja o problema seguinte:
O gás hidrogênio é consumido a uma taxa de 18mols a cada 4 minutos. Calcule:
a)  a velocidade de consumo do N 2
1 N2 precisa de------------ 3 H2 
   Xmol consumido ------18 mol  } X= 6 mol de N2   , sendo estes em 4 minutos.
em um minuto = 1,5 mol / minuto velocidade de consumo do N 2  b) a taxa de formação do NH3
   3 H2  formam----------------- 2 NH3
  18 mol de H2 formam--- X mol de NH3 }  X= 18 x 2 / 3 = 12 mol de NH3 em 4 minutos, para um minuto 12/4= 3 mol / minuto de NH3  taxa de formação de amônia


c) a massa consumida de H2 por minuto

d) a massa obtida de NH3 por minuto

Durante uma reação química, a concentração dos reagentes (B) vai diminuindo, enquanto a concentração dos produtos vai aumentando (A).
 

  fonte: http://cesarmauriciosantos-fisqui.blogspot.com/2008_09_01_archive.html

 
A concentração dos reagentes pode ou não chegar a zero. Se a concentração dos reagentes for diminuindo, a velocidade da reação também vai diminuindo. Quando terminar a reação, a velocidade será zero.

fonte: http://inorgan221.iq.unesp.br/quimgeral/respostas/graph.gif

fonte: www.soq.com.br