* Eletrólise

*Pilhas

ELETROQUÍMICA

ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA

1) Eletrólise: reações provocadas pela corrente elétrica.

2) Pilhas: reações que produzem corrente elétrica.

ELETR

ÓLIS

EEletrólise é a reação não espontânea provocada Eletrólise é a reação não espontânea provocada

pela passagem de corrente elétrica, através de uma pela passagem de corrente elétrica, através de uma solução.solução.

ELETRODOS INERTES

pólo negativocátodo

pólo positivoânodo

cátodo ânodo

x + + e- xY

- - e- Y

ELETR

ÓLIS

E* Para o pólo negativo (cátodo) migram os

cátions da solução, ocorrendo a sua redução:

X+ + e- Xo

* Para o pólo positivo (ânodo) migram os ânions da solução, ocorrendo a sua oxidação:

Y- - e- Yo

No circuito externo, o cátodo é o eletrodo onde chegam elétrons e o ânodo, onde saem os elétrons.

ELETR

ÓLIS

ESe a eletrólise ocorre em meio aquoso, há uma preferência

na competição de íons que sofrem descarga:

CÁTIONS

Au+3, Ag+, Cu+2, Ni+2, Fe+2, H+ , Ca+2, K+,

ÂNIONS

Cl-, Br-, I-, OH- , SO4-2, NO3

-,...

A preferência na descarga (perda de carga) ocorre em função do potencial de oxi - redução da espécie iônica envolvida.

ELETR

ÓLIS

EExemplo:

*** Produtos da eletrólise do NaCl (aq)

2NaCl 2Na+ + 2Cl-

2H2O 2H+ + 2OH-

Reação catódica (pólo -)

2H+ + 2 e- H2(g)

Reação anódica (pólo +)

2Cl- - 2 e- Cl2(g)

Sobra, na solução, NaOH (aq).

ELETR

ÓLIS

EEletrólise aquosa do NaCl

Produtos primários da eletrólise

ELETR

ÓLIS

EEletrólise ígnea do NaClFonte de corrente

diretaFonte de corrente direta

cátodo cátodoânodo ânodo

e- e- e-e-

ELETR

ÓLIS

ELeis de Faraday

As Leis de Faraday estabelecem a massa de material que é produzida durante a eletrólise.

1a Lei: m Q (Q = carga = i . t)

2a Lei: m E (E = equivalente-grama)

E = Mol / nox

Portanto, associado as duas leis:

m = K.i.t.EK = 1/F = 1/96.500 C.mol-1 (constante)

96.500 C.mol-1 = 1 Faraday =

carga de 1 mol de elétrons

ELETR

ÓLIS

ELeis de Faraday

Exemplo:Calcular a massa de níquel depositado numa eletrólise

realizada durante 10 minutos, por uma corrente de 9,65 ampéres, usando uma solução aquosa de NiSO4.

t = 10 min = 600 s i = 9,65 A E = 58,7/2 = 29,35g

m = i.t.E / F = 9,65.600.29,35 / 96500

Resposta: m = 1,761 gramas

AP

LIC

AÇ

ÕES

DA

ELETR

ÓLIS

E

* Banhos eletrolíticos de metais - cromo, níquel, zinco, cobre, ouro, prata,..

AP

LIC

AÇ

ÕES

DA

ELETR

ÓLIS

E* Banho eletrolítico de níquel

Reações

* Cátodo:

Ni+2 + 2 e- = Ni

* Ânodo:

Ni - 2 e- = Ni+2

-CÁTODO

+

Gerador

SOLUÇÃO DE NiSO4

Ni

OBJETO A NIQUELAR

ÂNODO

e-e-

Ni+2

ELETRODO DE NÍQUEL

Uma pilha (ou reação galvânica) é um processo que gera uma diferença de potencial e uma corrente elétrica.

Nesse processo associamos duas reações que apresentam potenciais de oxi-redução diferentes entre sí.

Os potenciais de oxi-redução “medem” a capacidade de oxidação ou de redução de um sistema.

PIL

HA

S

PIL

HA

SPara os cátions, os metais

alcalinos e alcalino-terrosos, por serem muito eletropositivos, apresentam elevado potencial de oxidação enquanto que os metais de transição apresentam, em relação aos primeiros elevado potencial de redução.

Para fins comparativos, arbitra-se potencial zero para a reação

H2 - 2 e- 2 H+ E = 0,0 V

PIL

HA

S Exemplos de Potenciais de Exemplos de Potenciais de

reduçãoredução

Li+ + 1 e- Li E = - 3,04 V

Na+ + 1 e- Na E = - 2,71 V

Zn++ + 2 e- Zn E = - 0,76 V

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

Cu+2 + 2e- Cu E = + 0,34 V

Ag+ + 1 e- Ag E = + 0,80 V

Au+3 + 3e- Au E = + 1,50 V

PIL

HA

SUma das primeiras pilhas Uma das primeiras pilhas

conhecidas é a de conhecidas é a de DANIELLDANIELL, que , que consiste de um eletrodo de cobre e consiste de um eletrodo de cobre e outro de zinco, segundo o esquema:outro de zinco, segundo o esquema:

Zn(s) - 2e - Zn 2+

Solução deSolução de

ZnSOZnSO44

Solução deSolução de

CuSOCuSO44

Oxidação

Cu2+ + 2e - Cu(s)

Redução

CÁTODOÂNODO

- +

PIL

HA

S

Na pilha de Daniell o Zn tende a se oxidar pois apresenta menor potencial de redução ( - 0,76 V) enquanto cobre apresenta maior potencial de redução ( + 0,34 V).

Para a reação global ocorre o seguinte:

Zn - 2 e- Zn+2

Cu+2 + 2 e- Cu

PIL

HA

SAssociado as duas reações

resulta:

Zn + Cu+2 Zn+2 + Cu

* Zn sofre oxidação;

* Cu+2 sofre redução.

PIL

HA

SRepresentação da pilha de Daniell

Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu

(ânodo: -) (cátodo: +)

fluxo de elétrons

oxidação redução

redutor oxidante

Epilha = Eoxidante - Eredutor

(sempre usar o potencial de redução)

PONTE SALINA

PIL

HA

SObserve que o sinal convencional do

cátodo e do ânodo, na pilha, é o contrário do que ocorre na eletrólise.

Justifica-se:

* eletrólise: reação “forçada”

* pilha: reação espontânea.

Contudo, tanto nas pilhas quanto nas reações de eletrólise

- cátodo chegam elétrons

- ânodo saem elétrons

PIL

HA

SPotencial na pilha de Daniell

Eoxidante(Cu) = + 0,34 Volts

Eredutor(Zn) = - 0,76 Volts

Epilha = Eoxidante - Eredutor

Epilha = + 0,34 - (- 0,76) = 1,10 Volts.

* Epilha > 0 : reação espontânea

* Epilha < 0 : reação não-espontânea

OU

TR

AS

PIL

HA

SPilha comum (Leclanché)

REAÇÕES:

1) Ânodo

Zn - 2e- Zn+2

2) Cátodo

MnO2 + 2e- Mn+2

cátodo decarbono (grafite)

ânodo de zinco

pasta úmida deNH4Cl , MnO2

e carbono

OU

TR

AS

PIL

HA

SBateria ou acumulador (automóvel)

(+)

(-)

placas alternadas de Pb e PbO2

H2SO4

+H2O Pb

(ânodo)

PbO2

(cátodo)