ELETRÓLISE

Definida como o processo oposto à descarga de uma pilha

Tem grande uso industrial

Na(m), Al(m), Cu(m),

NaOH, Cl2, H2

Matéria prima e compostos

Produtos acabados

Celas eletrolíticas

Conversão de energia elétrica em energia química

Condução eletrolítica

Anodo: íons negativos depositam elétrons e sofrem oxidação

Cátodo: íons positivos retiram elétrons e sofrem redução

Eletroneutralidade da solução é sempre mantida pelo

movimento dos íons

Eletrolise depende do meio ambiente

Potencial usado é aquele mais baixo dentre os possíveis

Para conhecer o produto é necessário analisar todas as possibilidades de combinação de potenciais

Obtenção de Na (s)

Matéria prima NaCl (fundido)

PF = 801oC

NaCl + Na2CO3 PF = 630oC

Eletrólise de solução aquosa de NaCl

Cl2 + 2 e- 2Cl- eo = + 1,36 V

H+ + 2e- H2 eo = 0,00 V

Na+(aq) + e- Na(s) eo = - 2, 71 V

meio ácido

Se a concentração do sal é menor que 1 M

ELETRÓLISE DA ÁGUA

Aspectos quantitativos da eletrólise

RELAÇÃO QUANTITATIVA:

Equivalente grama = quantidade em massa equivalente a 1,008 g de H = 1 mol de e-

n

massaE ==

dos transferielétrons de moles de número

espécieda massa

Fn neq ==n

LEI DE FARADAY

Exemplo: quantos gramas de Cu(m) serão depositados de uma solução de CuSO4 por uma corrente de 1,50 A fluindo durante 2,00 h?

APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS DE ELETRÓLISE

ALUMÍNIO

MAGNÉSIOMetal leve

Água do mar é rica em Mg

1) Precipitação de Mg como Mg(OH)2

MgCl2 fundido

Anodo:

Catodo:

Reação total:

2 Cl- Cl2 + 2e-

Mg2+ + 2e- Mg (m)

MgCl2 Mg (m) + Cl2 (g)

2) Mg(OH)2 + HCl MgCl2 + H2O

Cobre (puro)

1) Minério de Cu separação de Cu pureza 99%

Impurezas = Zn, Ag, Au, Pt e Fe

Cobre eletrolítico 99,95 de pureza

2) Eletrólise

Anodo: Cu 99%

Catodo: Cu 99,95%

Eletrólito: CuSO4 (aq)

Voltagem suficiente para que Fe2+ e Zn2+

fiquem na solução

O cobre puro se deposita no catodo!

determina o custo do processo

PEÇAS ACABADAS

Sapatos com eletrodeposição de cobre

Eletroformação: depósito no eletrodo

Eletromaquinagem: uso do eletrodo como peça de desgaste

ELETROMAQUINAGEM

Peça de motor da aeronave antes da eletromaquinagem

Peça de motor da aeronave após a eletromaquinagem.

A ferramenta também é apresentada aqui.

ELETROMAQUINAGEM

Componentes manufaturados por eletromaquinagem

Componentes manufaturados por eletromaquinagem

ELETROFORMAÇÃO

Exemplos de objetos que são comercialmente elefroformados:

a) Lâminas de barbeador elétrico

b) molde para vidro

Princípio do processo para eletroformação de lâminas metálicas

Componente do motor aéreo construído parcialmente a partir de uma

Liga de níquel doce com estruturas de favo-de-mel (células com 2 mm).

O topo da superfície foi polida usando-se desgaste eletroquímico.

Peça acabada

Molde do eletrodo

Eletrodo

CORROSÃO

É a deterioração ou perda de um material devido a um ataque químico.

Problemas em engenharia: corrosão em materiais!

Estruturas metálicas

Máquinas

Motores

Reservatórios

Estruturas de concreto armado

Ferro componente mais comum!

Ferrugem: Fe(OH)3 ou FeO3.xH2O

Fe (m) Fe2+ + 2e-

Fe2+ Fe3+ + e-

O2 + 2H2O + 4e- 4OH-

O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

PROTEÇÃO

Exemplos:

Aço galvanizado: Fe recoberto com película de Zn

Zn2+ + 2e- Zn(m) (anodo) - 0,76

Fe2+ + 2e- Fe(m) (catodo) - 0,44

e = + 0,32 V

Impede a oxidação de Fe!!!

Lata: aço recoberto com Sn

Sn2+ + 2e- Sn (m) e = - 0,14 V

Sn2+ Fe (m) Fe2+ + Sn (m) e = 0,30 V

e = + G = -

espontânea

Fe2+ + 2e- Fe (m) e = - 0,44 V

Camada de estanho não protege o Fe

Lata arranhada (amassada) enferruja!

Estrutura enterradas, submersas, barcos, navios, etc

Proteção: metal de sacrifício!

Mg2+ + 2e- Mg (m) eo = - 2,37 V

Fe2+ + 2e- Fe (m) eo = - 0,44 V

Fe2+ Mg (m) Mg2+ + Fe (m) eo = 1,93 V

Navios barras de Mg associadas ao casco