eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos...

33
Eletroquími Eletroquími ca ca

Upload: internet

Post on 21-Apr-2015

129 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

EletroquímicaEletroquímica

Page 2: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

É o estudo das reações químicas

que produzem corrente elétrica

por meio dos processos de

oxidação e redução, como

também o estudo das reações

que ocorrem por intermédio do

fornecimento de energia elétrica.

Page 3: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Quanto às reações que

produzem corrente elétrica,

serão estudadas suas

características por meio do

funcionamento de aparelhos

conhecidos como pilhas e

baterias.

Page 4: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

As pilhas e as baterias são consideradas atualmente peças fundamentais na sociedade moderna, como é o caso dos telefones celulares que devem grande parte do seu sucesso à evolução das baterias recarregáveis.

Page 5: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

A formação da ferrugem e a fotossíntese são processos importantes. O primeiro, pelo prejuízo social que acarreta, enquanto o segundo é uma das transformações centrais nas teias alimentares do nosso planeta.

Page 6: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Há algo de comum entre duas transformações diferentes?

Nas primeiras décadas do século XX constatou-se um fenômeno que abriria um enorme campo de pesquisa: tanto à formação da ferrugem como a fotossíntese eram reações apoiadas por transferências de elétrons.

Page 7: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Tais processos foram

globalmente denominados

reações de oxirredução (ou

oxi-red ou redox).

Page 8: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Atualmente, as pesquisas sobre oxirredução exercem profunda influência na Bioquímica, nos estudos sobre poluição e na área da química industrial. E o ponto de partida dos modelos que investigam esse vasto campo de conhecimentos é o conceito de número de oxidação (Nox).

Page 9: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Oxidação

Perda de elétrons

Aumento do número de oxidação

Page 10: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Podemos representar uma equação de oxidação da seguinte forma:

Zn Zn2+ + 2e

Ag Ag+ + 1e

H2 2H+ + 2e

Page 11: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Redução

Ganhode elétrons

Diminuição do número de oxidação

Page 12: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Podemos representar uma equação de redução da seguinte forma:

Al3+ + 3e Al

2H+ + 2e H2

Cl2 + 2e 2Cl-

Page 13: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Vejamos se você está por dentro:

Classifique a reação, clicando no ícone correto:

Mg Mg2+ + 2e

oxidação redução

Page 14: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Classifique a reação, clicando no ícone correto:

2H+ + 2e H2

oxidação redução

Page 16: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

• A energia liberada em uma reação de oxi-redução espontânea é usada para executar trabalho elétrico.

• Céluas voltaicas ou galvânicas são aparelhos nos quais a transferência de elétrons ocorre através de um circuito externo.

• As células voltaicas são espontâneas.

• Se uma fita de Zn é colocada em uma solução de CuSO4, o Cu é depositado no Zn e o Zn dissolve-

se formando Zn2+.

Células voltaicasCélulas voltaicas

Page 17: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

• À medida que ocorre a oxidação, o Zn é convertido

em Zn2+ e 2e. Os elétrons fluem no sentido do

anodo onde eles são usados na reação de

redução.

• Espera-se que o eletrodo de Zn perca massa e

que o eletrodo de Cu ganhe massa.

• “Regras” para células voltaicas:

1. No anodo os elétrons são produtos (oxidação).

2. No catodo os elétrons são reagentes (redução).

3. Os elétrons não podem nadar!

Células voltaicasCélulas voltaicas

Page 18: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

• Os elétrons fluem do anodo para o catodo.

• Conseqüentemente, o anodo é negativo e o catodo é positivo.

• Os elétrons não conseguem fluir através da solução, eles têm que ser transportados por um fio externo.

Células voltaicasCélulas voltaicas

Page 19: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Visão molecular dos processos do eletrodo

Células voltaicasCélulas voltaicas

Page 20: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

• O fluxo de elétrons do anodo para o catodo é espontâneo;

• Os elétrons fluem do anodo para o catodo porque o catodo tem uma energia potencial elétrica mais baixa do que o anodo;

• A diferença potencial: é a diferença no potencial elétrico é medida em volts;

• Um volt é a diferença potencial necessária para conceder um joule de energia para uma carga de um coulomb:

Potencial elétricoPotencial elétrico

Page 21: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Potenciais-padrão de redução (semi-célula)

Page 22: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações
Page 23: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações
Page 24: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações
Page 26: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

• Uma bateria é um recipiente contendo uma fonte de força eletroquímica com uma ou mais células voltaicas.

• Quando as células são conectadas em série, maiores E podem ser alcançadas.

Page 27: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Bateria de chumbo e ácido• Uma bateria de carro de 12 V consiste de 6 pares de catodo/anodo,

cada um produzindo 2 V.

• Catodo: PbO2 em uma grade de metal em ácido sulfúrico:

PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l)

• Anodo: Pb:

Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e-

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 28: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 29: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Bateria de chumbo e ácido• A reação eletroquímica global é

PbO2(s) + Pb(s) + 2SO42-(aq) + 4H+(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

para a qual

Ecell = Ered(catodo) - Ered(anodo)

= (+1,685 V) - (-0,356 V)

= +2,041 V.

• Espaçadores de madeira ou fibra de vidro são usados para evitar que os eletrodos se toquem.

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 30: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Pilhas alcalinas• Anodo: tampa de Zn:

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

• Catodo: pasta de MnO2, NH4Cl e C:

2NH4+(aq) + 2MnO2(s) + 2e- Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + 2H2O(l)

• O bastão de grafite no centro é um catodo inerte.

• Em uma bateria alcalina, o NH4Cl é substituído por KOH.

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 31: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Pilhas alcalinas• Anodo: o pó de Zn é misturado em um gel:

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

• Catodo: redução do MnO2.

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 32: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas

Page 33: Eletroquímica É o estudo das reações químicas que produzem corrente elétrica por meio dos processos de oxidação e redução, como também o estudo das reações

Células de combustível• A produção direta de eletricidade a partir de combustíveis ocorre

em uma célula de combustível.

• Nos vôos à lua da Apollo a célula de combustível H2-O2 era a fonte primária de eletricidade.

• Catodo: redução de oxigênio:

2H2O(l) + O2(g) + 4e- 4OH-(aq)

• Anodo:

2H2(g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e-

Baterias ou pilhasBaterias ou pilhas