01 aula introdução eletroquímica

Prof Clauber

Ementa

CH

68 h

Objetivo:

Introduzir os conceitos fundamentais da eletroquímica.

Ementa

Termodinâmica eletroquímica

Noções gerais sobre dupla camada elétrica e seus principais modelos estruturais,

cinética eletroquímica,

exemplos de processos eletroquímicos:

baterias e pilhas e

corrosão.

Ementa

Noções sobre as principais técnicas

eletroquímicas:

voltametrias de varredura de potencial e

voltametrias de pulso.

Apresentação de experimentos eletroquímicos

elaborados pelos alunos como prática docente

no contexto do ensino médio de Química.

Bibliografia Básica:

ATKINS, P. W. Físico-Química. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. Vol. 1, 2 e 3.

CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química. Rio de Janeiro: LTC, 1986.

MOORE, W. J. Físico-Química. São Paulo: Edgard Blücher Ltda: EDUSP, 1976. Vol.1 e 2.

BARD, A. J.; FAULKNER, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Aplications. 2ª.ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001.

Bibliografia Complementar:

BOCKRIS, J. O. M.; REDDY, A. K. N. Modern Eletrochemistry. New York: Plenum, 1970. Vol 1 e 2.

BRETT, A. M.; BRETT, C. M. A. Eletroquímica: princípios, métodos e aplicações. Coimbra: Almedina, 1996.

DENARO, A. R. Fundamentos de Eletroquímica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1974.

OLDHAM, K. B.; MYLAND, J. C. Fundamentals of Electrochemical Science. New York: Academic Press, 1994.

Bibliografia Complementar:

SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. Principles of Instrumental Analysis. Philadelphia: Saunders,1998.

TICIANELLI, E. A.; GONZALEZ, E. R. Eletroquímica. São Paulo: EDUSP, 1998.

WANG, J. Analytical Electrochemistry. New York: VCH, 1995.

Eletroquímica é o ramo da química preocupada

com a inter-relação dos efeitos elétricos e

químicos.

Uma grande parte deste campo lida com o

estudo das alterações químicas provocadas pela

passagem de uma corrente elétrica e da

produção de energia elétrica por meio de

reações químicas.

O campo da eletroquímica

Uma enorme variedade de fenômenos

diferentes (por exemplo, eletroforese e

corrosão),

Dispositivos (displays eletrocrômicos, sensores

eletroanalítica, baterias e células de

combustível) e

Tecnologias (a galvanização de metais e de

grande escala produção de alumínio e cloro).

História da Eletricidade e

Eletroquímica

A História da Eletricidade começa na

Antiguidade, a partir da Grécia Antiga.

Segundo Tales de Mileto, ao se esfregar um

pedaço de âmbar com pele de carneiro, era

possível observar que pedaços de palha eram

atraídos pelo âmbar.

Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-e-

eletroqumica_27.html

História da Eletricidade e

Eletroquímica

A palavra eléktron (ἤλεκτρον) significa âmbar

em grego.

Em relação ao seu desenvolvimento no Oriente,

especula-se que objetos encontrados no Iraque,

datados de 250 a.C., seriam utilizados como um

tipo de bateria.

Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-e-

eletroqumica_27.html

Galvani

No século XVIII, a partir de estudos, realizados

em coxas de rã descobriu que músculos e células

nervosas eram capazes de produzir eletricidade,

que ficou conhecida então como a eletricidade

galvânica.

Mais tarde, Galvani demonstrou que essa

eletricidade é originária de reações químicas.

http

://w

ww

.art

247.c

om

/Ph

oto

/401

08-G

alv

ani-fr

og-E

xp--

--4

Vídeo:

Experimento de Humphry

Davy

Foram decompostas soluções de vários sais

empregando a energia elétrica proveniente de

uma pilha,

tais como o isolamento do sódio e do potássio

de seus hidróxidos feita por Sir Humphry Davy

(1801)

Faraday

Realizou pesquisas e elaborou teorias que

constituíram os fundamentos da eletroquímica e

do eletromagnetismo.

Os estudos realizados sobre a eletrólise de

soluções de sais, ácidos e bases, serviram para

obter as leis básicas da eletrólise (1834),

relacionando a ação química produzida pela

corrente e a quantidade de eletricidade

Josiah Willard Gibbs demonstrou (1875) que a

possibilidade de uma reação química ocorrer

poderia ser avaliada pela diferença de potencial

em uma célula galvânica.

Walther Nernst (1889) estudou sistemas em

equilíbrio e relacionou o potencial da célula com

a concentração das substâncias químicas

utilizadas.

Svante Arrhenius (1887) explicou a condutância

elétrica de soluções em termos de migração de

íons e equilíbrio entre íons e moléculas.

Em 1923, Peter Debye (prêmio Nobel em

Química em 1936) e Erich Hückel explicaram a

condutância, o potencial eletroquímico e outras

propriedades de soluções iônicas.

O que é corrente elétrica?

A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico.

Ela pode ser definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas).

http://www.novafisica.net/conte

udo/cont-3-corrente3.htm

Condições para que ocorra uma

corrente elétrica num condutor

É necessário duas coisas fundamentais:

uma diferença de potencial, capaz de atrair os

elétrons e

um meio de propagação que permita sua

passagem.

O que ocorre dentro dos

condutores

Há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada.

Aplicação de uma

diferença de potencial

externo (ex.: bateria)

Estabelecimento de um

campo elétrico interno

Os elétrons passam a se movimentar numa certa

ordem

Estabelecimento de uma

corrente elétrica

Tipos de corrente elétrica

Corrente contínua:

É aquela cujo sentido se mantém constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc.

Corrente alternada:

É aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residências.

Condutores - Soluções

Iônicas e Moleculares

Para que ocorra a corrente elétrica, é necessário um meio de propagação que permita a passagem dos elétrons.

O meio condutor pode ser qualquer meio material (constituído por matéria).

Portanto, alguns são bons condutores e outros são maus condutores (isolantes), ou seja, alguns permitem facilmente a passagem dos elétrons, outros dificultam e outros impedem.

Condução de corrente

elétrica em uma solução

Mas para uma solução permitir a condução de corrente, uma coisa é fundamental:

a presença de íons.

Dessa forma, as substâncias iônicas (quando em solução ou líquidas) liberam íons, portanto, conduzem corrente elétrica.

Já as substâncias moleculares (quando em solução), se não sofrerem ionização não conduzem corrente elétrica.

Condutores líquidos

São as soluções básicas, ácidas ou salinas.

Nestes condutores, a corrente elétrica é constituída pelo movimento de íons em dois sentidos (cátions no sentido de campo elétrico negativo e ânions que se deslocam no sentido oposto).

Estes condutores são chamados

Eletrólitos.

Condutores gasoss

Os gases em geral são isolantes, mas, quando ionizados tornam-se condutores.

Condutores sólidos

Normalmente os metais, como o ouro, a prata e o cobre são citados como condutores

Nos metais a corrente elétrica é constituída pelo movimento de elétrons que vão passando de um átomo a outro com grande facilidade, deslocando-se em sentido oposto ao do campo.

E os outros Condutores

sólidos?

Já outros sólidos como a madeira, o papel e o

plástico são citados como não condutores, pois

não permitem a passagem de fluxo de elétrons,

ou deixam passar apenas um pequeno número

deles.

A primeira pilha foi criada em 1800, por

Alessandro Volta, que utilizava discos de cobre e

zinco, separadas por algodão embebido em

solução salina.

Os discos foram chamados de eletrodos, sendo

que os elétrons saiam do zinco para o cobre,

fazendo uma pequena corrente fluir.

Pilha de Volta. Fonte:

http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2006/Pilha_de_Daniel/pilha_de_Daniell.html

http://quimicanafacu.blogspot.com/2010/03/pilha-de-daniell.html

Em 1836, John Frederick Daniell construiu uma pilha com eletrodos de cobre e zinco, mas cada eletrodo ficava em uma cela individual, o que aumentava a eficiência da pilha, pois ela possuia um tubo que ligava as duas cubas, este tupo foi chamado de ponte salina.

Esta pilha ficou conhecida como pilha de Daniell.