ELETROQUÍMICA

A eletroquímica estuda a corrente elétrica fornecida por reações espontâneas de oxirredução (pilhas) e as reações não espontâneas que ocorrem quando

submetidas a uma corrente elétrica (eletrólise).

PILHA: é um dispositivo que fornece corrente elétrica por meio de uma reação químicade oxirredução espontânea .ELETRODO OU SEMIPILHA: é um conjunto formado por um metal mergulhado em uma solução que contém um de seus íons.

PILHA DE DANIELLTemos dois eletrodos : um de cobre ligado a outro de zinco por um fio condutor e fecha-se o circuito com um tubo em U contendo solução eletrolítica (ponte salina).

• Eletrodo de Zn/ Zn2+ : Semi-reação:

A lâmina de Zn(s) vai diminuindo de massa porque os átomos de Zn0 são oxidados a Zn2+ e passam para a solução. Essa diminuição de massa é chamada de corrosão. Os elétrons vão-se “acumulando” na lâmina e percorrem o fio metálico em direção ao voltímetro.

• Eletrodo de Cu 2+/ Cu: Semi-reação:

A lâmina de Cu(s) vai aumentando de massa porque íons Cu 2+ são reduzidos a Cu0 e aderem a ela. Esse aumento de massa é chamado de “depósito” . Os elétrons que são “retirados” da lâmina original são repostos pelos que chegam pelo fio.

Ponte salina: tem como papel , no funcionamento da pilha, permitir a migração dos íons entre as soluções dos eletrodos e, desse modo, restabelecer o equilíbrio de cargas elétricas nas soluções.

Notações para a Pilha

Potenciais de Redução e de OxidaçãoPotencial de Oxidação(Eoxi) mede a tendência que uma espécie química tem de sofrer oxidação, isto é, de perder elétrons.

Potencial de redução(Ered.) mede a tendência que uma espécie química tem de sofrer redução, isto é, receber elétrons.

Ao montarmos uma pilha, acoplando de modo apropriado dois eletrodos, a reação espontânea que ocorre pode ser prevista considerando-se que:• sofre oxidação quem apresenta maior Eoxi.

• sofre redução quem apresenta maior Ered.

Para as condições padrão (1 atm, 25ºC e soluções 1M), os potenciais padrão (E0oxi. e E0

red.)das espécies químicas são determinados experimentalmente usando-se como referência o eletrodo padrão de hidrogênio, que tem E0

oxi. e E0red. fixados, por convenção , em zero volt.

Para as condições padrão (1 atm, 25ºC e soluções 1M), os potenciais padrão (E0oxi. e E0

red.) das espécies químicas são determinados experimentalmente usando-se como referência o eletrodo padrão de hidrogênio, que tem E0

oxi. e E0red. fixados, por convenção , em zero

volt.

Cálculo da “ Voltagem” da Pilha A diferença de potencial, E (ddp) da pilha, usualmente conhecida como voltagemda pilha, será dada por:

METAL DE SACRIFÍCIO - PROTEÇÃO ANÓDICAO metal de maior Eoxi pode ser usado como metal de sacrifício, protegendo o outro metal da corrosão.

METAL DE SACRIFÍCIOPara proteger o metal ferro ou aço da corrosão, podemos utilizar outro metal que apresenta uma tendência maior de perder elétrons ( maior potencial de oxidação). Esse metal se oxida e evita a corrosão de ferro,sendo, por isso, chamado metal de sacrifício.

Um metal normalmente utilizado com essa finalidade é o magnésio

PILHAS COMERCIAIS

PILHA SECA COMUM

PILHA ALCALINA

ELETRÓLISE: é uma reação de oxidorredução não espontânea, provocada por uma corrente elétrica.

A eletrólise é o receptor da energia elétrica enviada por um gerador, que pode ser qualquer pilha que acabamos de estudar.

Os elétrons saemdo pólo negativo do gerador.O gerador é um sistema que “rouba”elétrons do pólopositivo do receptor e os “empurra” parao pólo negativo doreceptor.

Semirreação do ânodo(pólo positivo): O ânion é atraído para o pólo positivo e tende aperder elétrons , tornando-se neutro. Essa perda de carga, forçada pelo gerador, é denominada descarga do ânion.

Semirreação do cátodo (pólo negativo): O cátion é atraído para o pólo negativo e, também forçado pelo gerador , tende a receber elétrons , tornando-se neutro. EssaSerá a descarga do cátion.

A equação química global da eletrólise será a soma algébrica das semirreações doseletrodos:

As eletrólises ocorrem em líquidos eletrolíticos, ou seja, é necessário que haja íons livresEssa condição pode ser obtida em dois casos:

• Soluções eletrolíticas;

•Substâncias iônicas no estado fundido.

ELETRÓLISE ÍGNEA: ocorre sempre em altas temperaturas , portanto na ausência de água.

Quando cloreto de sódio líquido (fundido), por exemplo, é submetido a uma eletrólise, verifica-se que os íons Na+ migram para o pólo negativo onde recebem elétrons, e os íons Cl- movem-se para o eletrodo positivo onde perdem elétrons.

ELETRÓLISE AQUOSA Nas eletrólises em meio aquoso, temos que levar em consideração:• os íons provenientes da dissociação ou da ionização do soluto;• os íons originados pela auto-ionização da água:

Apesar de esses íons comparecerem em pequenas quantidades, serão importantes para a compreensão dos mecanismos das eletrólises aquosas.Experimentalmente, verificou-se que alguns íons não sofrem eletrólises aquosas.

Exemplo: eletrólise aquosa do NaCl

CÁLCULOS ENVOLVENDO ELETRODOSMichael Faraday exprimiu relações quantitativas entre massa das espécies consumidas ou produzidas numa eletrólise e a quantidade de carga através do circuito.A constante de Faraday (F) expressa a carga elétrica em mol de elétrons.

Assim, a extensão de uma reação de eletrólise está ligada ao número de elétronsperdidos ou ganhos nas reações de oxirredução.

Exemplo: 1 mol de elétrons é capaz de depositar 1 mol Ag0 em um cátodo: