entende-se por eletroquÍmica o ramo da química que estuda so fenômenos químicos que envolvem...
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Entende-se por ELETROQUÍMICA o ramo da Química que estuda so fenômenos químicos que envolvem
transferência de elétrons.
Quando um processo químico ocorre espontaneamente e produz transferência de elétrons é chamado de pilha ou bateria, mas
quando o processo químico é provocado por uma corrente elétrica é denominado eletrólise.
ELETROQUÍMICA
PILHAS E BATERIAS
Para automóveis
Para celulares
Para lanternas
ELETRÓLISE
laboratório
indústria
Conceitos introdutórios
Para entender os fenômenos eletroquímicos, consideramos necessário, antes, fazer um estudo a respeito um tipo de reação
química denominada oxidação-redução.
Então lá vai!
Reação química OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX)
Na imagem ao lado, diz-se`, normalmente, que o objeto
“enferrujou”.
Quimicamente, porém, seria mais adequado falar-se em um
processo de “oxidação-redução”.
Reação química OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX)
A oxidação-redução é, na verdade, uma reação química
em que se observa “transferência de elétrons” de uma espécie química para outra.
Uma experiência realizada no laboratório
Após certo tempo, a solução muda de cor
e um “pó” avermelhado (Cu) parece ocupar o
lugar do prego (Fe).
Equacionando para melhor compreensão . . .
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu cinza azul esverdeada* avermelhado
*Tende a tornar-se incolor.
Equacionando . . .
O ferro, inicialmente neutro (NOX=0), perde 2 elétrons, os quais são transferidos para o cobre, tornado-se carregado (NOX=+2).
É a oxidação do ferro!
Explicando . . .
O cobre, inicialmente carregado (NOX = +2), recebe 2 elétrons e tornando-se neutro (NOX=0).
É a redução do cobre!
Explicando . . .
Outros conceitos . . .
Agente oxidante
É a espécie que sofre redução. No exemplo, o agente oxidante é o cobre (Cu+2).
Cu+2 + 2e- Cuo
Outros conceitos . . .
Agente redutor
É a espécie que sofre oxidação. No exemplo, o agente redutor é o cobre (Feo).
Feo Fe+2 + 2e-
A equação global . . .
Feo + Cu+2 Fe+2 + Cuo
Esta é chamada de equação global. Nela só aparecem os íons ou átomos que mudaram o seu número de oxidação (NOX).
Pilhas . . .
Pilha de Volta
A pilha de Volta, como o próprio nome indica, foi inventada em 1800 pelo físico italiano Alessandro Volta (1745-1827).
Pilhas . . .
A pilha de Daniell baseia-se na seguinte reação (forma iônica simplificada) . . .
Zno + Cu+2(aq) Zn+2
(aq) + Cuo
Pilha de Daniell
Pilha de Daniell no laboratório
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Fluxo de elétrons
cátionsânions
Zn2+
PONTE SALINA
CÁTODO(+)
ÂNODO(-)
OXIDAÇÃO REDUÇÃO
Daniell percebeu que os elétrons poderiam ser transferidos do zinco (Zn) para os cátions cobre (Cu+2) por um fio condutor
externo e, com isso, produzir uma corrente elétrica.
Pilha de Daniell
Com o passar do tempo, haverá excesso de cátions na solução de sulfato de zinco e falta de cátions na solução de sulfato de
cobre. Isso faz com que a pilha pare de funcionar.
Isso é, então, compensado pela ponte salina.
Pilha de Daniell
A IUPAC determina como deve ser representada uma pilha.
M1o / M1
+x // M2+y / M2
o
Zno / Zn+2 // Cu+2 / Cuo
* As barras paralelas representam a ponte salina.
Representação de uma pilha (IUPAC)
Potencial de redução
Na pilha de Daniell o zinco (Zno) tende a se oxidar, enquanto o cobre (Cuo), a se reduzir. Por quê?
O zinco apresenta menor potencial de redução (- 0,76 V), enquanto cobre apresenta maior potencial de redução (+ 0,34 V).
Potencial de redução
Os valores são obtidos experimentalmente e permitem que ...
1. Seja calculada a diferença de potencial da pilha
2. Façamos previsão de quem se oxida ou quem se reduz
TABELA DE
POTENCIAIS-PADRÃO* DE REDUÇÃO
(1 atm e 25°C)
*São valores experimentais
Entendendo . . .
Quanto maior for a medida do potencial de oxidação, maior é a tendência do metal ceder elétrons
Quanto maior for a medida do potencial de redução, maior é a tendência do metal ganhar elétrons
Exemplificando . . .
Zn2+ + 2e- Zno E° = – 0,76 V
Cu2+ + 2e- Cuo E° = + 0,34 V
Exemplificando . . .
Zno Zn2+ + 2e- E° = + 0,76 VCu2+ + 2e- Cuo E° = + 0,34 V
O cobre tem maior potencial de redução, logo ganhará elétrons (sofrerá redução); o zinco perderá elétrons (sofrerá oxidação).
Zno + Cu2+ Zn2+ + Cuo ΔE = + 1,10 V
Exercitando . . .
Sejam as seguintes semi-reações e os seus potenciais padrão
de redução, determine a “ d.d.p “ da pilha formada:
Sn+2 + 2e- Sno Eo = - 0,14V
Ag+1 +1e- Ago Eo = + 0,80V
(a) + 0,54 V.
(b) + 0,66 V.
(c) + 1,46 V.
(d) + 0,94 V.
(e) + 1,74 V.
Exercitando . . .
Sejam as seguintes semi-reações e os seus potenciais padrão
de redução, determine a “ d.d.p “ da pilha formada:
Sn+2 + 2e- Sno Eo = - 0,14V
Ag+1 +1e- Ago Eo = + 0,80V
(a) + 0,54 V.
(b) + 0,66 V.
(c) + 1,46 V.
(d) + 0,94 V.
(e) + 1,74 V.
O potencial de redução da prata é maior que o do estanho
Sno Sn+2 + 2e- Eo = + 0,14V2Ag+1 + 2e- 2Ago Eo = + 0,80V
Sno + 2Ag+1 Sn+2 + 2Ago ∆Eo = + 0,94V
Pilhas/Baterias no cotidiano . . .
Pilha de Leclanché
Ânodo (-)
Zno Zn2+ + 2e-
Cátodo(+)
2MnO2 + 2H3O+ + 2e 2MnOOH + 2H2O 2MnOOH Mn2O3 + H2O
Pilhas/Baterias no cotidiano . . .
Acumuladores “ácido-chumbo”
Pilhas/Baterias no cotidiano . . .
Acumuladores “ácido-chumbo”
Durante a descarga:
Ânodo (-)
Pbo + SO42- PbSO4 + 2e-
Cátodo (+)
PbO2 + SO42- + 2e- PbSO4
Durante a carga:
Cátodo (-)
PbSO4 + 2e- Pbo + SO42-
Anodo (+)
PbSO4 PbO2 + SO42- + 2e-
Descarte de pilhas e baterias . . .
De acordo com o CONAMA, Lei 257, publicada em 22 de julho de 1999, as pilhas e baterias
devem conter o símbolo indicativo de descarte.
Descarte de pilhas e baterias . . .
Podem ser descartadas em lixo doméstico; pilhas secas, alcalinas, Ni-H e de lítio. As demais, por conterem, por exemplo, Pb, Hg e Cd nào podem ter descarte simples,
devendo ser devolvidas ao fabricante.
Fim da primeira parte.
Em seguida, eletrólise.
Prof. Luiz Antônio Tomaz
Turmas 201 e 202