Ano 2022#eletroquimica#celula voltaica#energia de Gibbs#corrosao

Sobre o tema

O conceito de célula voltaica, também conhecida como pilha eletroquímica, envolve a conversão de energia química em energia elétrica por meio de reações de oxirredução espontâneas. A variação da energia livre de Gibbs padrão (ΔG°) está diretamente relacionada à força eletromotriz (E°) e ao número de elétrons transferidos (n) pela equação ΔG° = -nFE°. Este princípio é fundamental para estudar processos como a corrosão, que ocorre quando metais diferentes em contato formam uma célula galvânica. O ferro e o alumínio, por exemplo, possuem potenciais de redução distintos, e quando combinados, o metal com potencial mais negativo (alumínio) tende a oxidar, sofrendo corrosão. Essa análise é essencial para prever a durabilidade de estruturas metálicas e projetar proteções contra corrosão.

Tópicos relacionados

  • Células voltaicas e espontaneidade
  • Cálculo da energia de Gibbs padrão
  • Corrosão eletroquímica de metais
  • Potenciais de redução padrão
  • Número de elétrons transferidos

Enunciado

Em uma celula voltaica a energia de Gibbs padrao de reacao e dada por: delta_G_r° = -nFE°_cel. Para uma celula voltaica formada pela peca de ferro fixada com parafusos de aluminio, a 298 K, com E°(Fe2+/Fe) = -0,44 V, E°(Al3+/Al) = -1,66 V e F = 96500 C/mol, avalie: I. O valor numerico de n e 5. II. Com o passar do tempo, a peca fixada ira cair devido a corrosao do ferro. III. Com o passar do tempo, a peca fixada ira cair devido a corrosao do aluminio. IV. A energia de Gibbs padrao de reacao da celula e igual a -706 kJ/mol. V. Na celula voltaica formada, a oxidacao do ferro e um processo espontaneo. Assinale a opcao que apresenta APENAS as afirmativas verdadeiras.

Alternativas

  • A)

    I, II e V.

  • B)

    I e III.

  • C)

    II e III.

  • D)

    III e IV.

  • E)

    II, IV e V.

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Perguntas frequentes

Como determinar o número de elétrons transferidos em uma célula voltaica?

O número de elétrons (n) é igual ao mínimo múltiplo comum dos elétrons envolvidos nas semi-reações balanceadas. Por exemplo, na reação entre Al (oxidação: 3e-) e Fe2+ (redução: 2e-), o balanceamento resulta em 6 elétrons transferidos.

Por que o alumínio sofre corrosão quando em contato com o ferro?

O alumínio tem potencial de redução mais negativo (-1,66 V) que o ferro (-0,44 V). Em uma célula galvânica, o metal com menor potencial (ânodo) oxida-se espontaneamente. Assim, o alumínio corrói, protegendo o ferro (cátodo).

Qual a relação entre ΔG° e a espontaneidade de uma reação redox?

Uma reação é espontânea quando ΔG° < 0, o que corresponde a E° > 0 (célula voltaica). A equação ΔG° = -nFE° mostra que E° positivo implica ΔG° negativo, indicando reação espontânea.

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