Questões de Química - Físico-química

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?

Pilhas e baterias são amplamente utilizadas em nosso cotidiano como fonte de energia, em diversos aparelhos eletrônicos, facilitando nossa vida.

A energia gerada pela fonte, acima tratada, é oriunda de uma reação de

Cobre é um dos elementos mais usados em aplicações tecnológicas.

Sobre o cobre, tem-se que ele é

Dados:
Eº _redução Cu/Cu²⁺ = + 0,34 V
Eº _redução Zn/Zn²⁺ = - 0,76 V
Cu tem 29 prótons
Ar tem 18 prótons 

A reação global de uma pilha seca alcalina ocorre de acordo com a equação:

Zn (s) + 2MnO₂ (s) + H₂O ( ℓ) → Zn(OH)₂ (aq) + Mn₂O₃ (s)

Nessa pilha, a espécie química oxidada e o total de elétrons envolvidos para cada mol de átomos de zinco são

Um professor, preocupado em estimular a curiosidade de seus alunos, para a observação dos fenômenos de transferência de elétrons, utiliza um experimento de construção de uma pilha galvânica. Analise a figura que o ilustra.

EXPERIMENTO

O material utilizado é de fácil obtenção, o que possibilita a apresentação do experimento numa feira de ciências na escola.

https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/pilhas-caseiras.htm.

Uma pilha ou célula galvânica pode ser caracterizada como um processo espontâneo no qual a energia química é transformada em energia elétrica. Dessa forma, a pilha fornece energia para um determinado sistema (uma lâmpada, por exemplo) até que a reação química se esgote.

O experimento proposto pelo professor funciona do mesmo modo que uma pilha comercial pelo fato de que

    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