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  • Rede So Paulo de

    Cursos de Especializao para o quadro do Magistrio da SEESP

    Ensino Fundamental II e Ensino Mdio

    So Paulo

    2012

  • 2012, by Unesp - Universidade estadUal paUlista

    PR-REITORIA DE PS-GRADUAOrua Quirino de andrade, 215Cep 01049-010 so paulo sptel.: (11) 5627-0561www.unesp.br

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    Rede So Paulo de

    Cursos de Especializao para o quadro do Magistrio da SEESP

    Ensino Fundamental II e Ensino Mdio

  • 4

    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMASBLOCO 1

    Sumrio

    1. Reaes de Oxirreduo (Redox): A Quimica e Eletricidade .......8

    2. Clulas Galvnicas (Pilhas e Baterias) .....................................132.1 - Potenciais-Padro de Reduo (Semiclula) .................................. 17 2.2 - Agentes Oxidantes e Redutores ....................................................22

    3. Espontaneidade de Reaes Redox ..........................................233.1 - Fora Eletromotriz (fem) e Variao de Energia Livre ..................24 3.2 - Efeito da Concentrao na Fora

    Eletromotriz (fem) de uma Pilha ..................................................24 3.3 - Pilhas de Concentrao ................................................................263.4 - A Fora Eletromotriz da Clula e Equilbrio Qumico ................ 273.5 - Baterias ou Pilhas .........................................................................28

    4. Eletrlise ..................................................................................354.1 - Principios da eletrlise .................................................................. 36 4.2 - Tipos de Eletrlise ........................................................................ 37 4.3 - Aspectos Quantitativos da Eletrlise ............................................ 45

    5. Corroso .................................................................................46 5.1 - Processos Corrosivos ..................................................................... 475.2 - Corroso Eletroqumica ou Corroso em Meio Aquoso ...............485.3 - Pilhas de Corroso Eletroqumica ................................................ 495.4 - Principais Tipos de Pilhas de Corroso ........................................ 505.5 - Reaes no Processo Corrosivo ..................................................... 53

    Bibliografia ................................................................................ 59

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    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMASBLOCO 2

    Energia Eltrica e Reaes Qumicas

    Autores

    Ana Maria Pires

    Mauricio Cesar Palmieri

    Silvania Lanfredi

    Palavras-chave

    Qumica, oxirreduo, redox, eletrlise, corroso, eletricidade, reaes qumicas.

    http://www.acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/46368/1/02_redefor_d07_Quimica_ficha.flv

    http://www.acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/46368/1/02_redefor_d07_Quimica_ficha.flv
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    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMAS

    Energia Eltrica e Reaes Qumicas

    Tema 1Reaes de

    Oxirreduo (Redox):A Quimica e Eletricidade

    Tema 2 Clulas Galvnicas(Pilhas e Baterias)

    2.1 - Potenciais-Padro de Reduo (Semiclula)

    2.2 - Agentes Oxidantes e Redutores

    Tema 3 Espontaneidade de

    Reaes Redox

    3.1 - Fora Eletromotriz (fem) e Variao de Energia Livre

    3.2 - Efeito da Concentrao na Fora Eletromotriz (fem) de uma Pilha

    3.3 - Pilhas de Concentrao

    3.4 - A Fora Eletromotriz da Clula e Equilbrio Qumico

    3.5 - Baterias ou Pilhas

    Tema 4 Eletrlise

    4.1 - Principios da eletrlise

    4.2 - Tipos de Eletrlise

    4.3 - Aspectos Quantitativos da Eletrlise

    Tema 5Corroso

    5.1 - Processos Corrosivos

    5.2 - Corroso Eletroqumica ou Corroso em Meio Aquoso

    5.3 - Pilhas de Corroso Eletroqumica

    5.4 - Principais Tipos de Pilhas de Corroso

    5.5 - Reaes no Processo Corrosivo

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    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMAS

    ResumoQuando falamos sobre reaes de oxirreduo, estamos considerando uma classe muito

    importante de reaes qumicas com aplicaes em diversas reas. Essas reaes envolvem transferncias de eltrons entre espcies qumicas. As espcies que perdem eltrons sofrem reaes de oxidao enquanto que as espcies que ganham eltrons sofrem reaes de reduo. Nestes processos as reaes de oxidao e reduo ocorrem simultaneamente e por isso so chamadas de oxirreduo.

    Quando uma reao de oxirreduo ocorre espontaneamente, a energia liberada utilizada para executar trabalho eltrico. As clulas voltaicas ou galvnicas so tipos de aparelhos ou dispositivos onde este trabalho eltrico produzido espontaneamente a partir da transferncia de eltrons atravs de um circuito externo. Neste caso os eltrons fluem do anodo para o catodo, consequentemente, o anodo negativo e o catodo positivo. Os eltrons no conseguem fluir atravs da soluo, eles tm que ser transportados por um fio externo. A fora eletromotriz ou potencial da pilha de uma clula voltaica depende das chamadas semiclulas, ou seja, das reaes do catodo e do anodo envolvidos no processo. Se todas as combinaes possveis de catodo/anodo fossem feitas, os potenciais-padro da clula poderiam ser tabelados. No entanto, mais conveniente que se atribua um potencial-padro para cada semiclula individual o qual pode ser utilizado posteriormente para a determinao do Potencial de reduo da celula.

    Uma das aplicaes das reaes eletroqumicas que tem atualmente uma importncia sig-nificativa para a nossa sociedade a gerao de energia eltrica por meio de pilhas e baterias. Apesar de utilizarmos os termos pilhas e baterias indistintamente no dia-a-dia, podemos defi-nir uma pilha como um dispositivo constitudo unicamente de dois eletrodos e um eletrlito, organizados de forma a produzir energia eltrica.

    Outro processo que envolve reaes de transferncia de eltrons a eletrlise que um processo eletroqumico no espontneo, ou seja, a presena de corrente eltrica far com que ocorra as reaes qumicas de oxirreduo nos eletrodos. Durante o processo de eletrlise os ons iro migrar para os eletrodos onde participaro das reaes redox. As reaes no espontneas necessitam de uma corrente externa para fazer com que a reao ocorra. Na clula eletroltica os eletrons so forados a fluir do anodo para o ctodo.

    Alm das pilhas, baterias e da eletrlise, outro processo que esta associado a reaes de oxirreduo a corroso. O estudo desse processo importante do ponto de vista industrial e ambiental, uma vez que afeta a durabilidade das estruturas e peas metlicas (ou no), cons-trues e monumentos, entre outros.

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    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMASTEMA 1

    Reaes de Oxirreduo (Redox): A Quimica e Eletricidade.

    Quando falamos sobre reaes de oxirreduo, estamos considerando uma classe muito importante de reaes qumicas com aplicaes em diversas reas. Podemos encontrar exem-plos de reaes de oxirreduo na metalurgia (reaes de corroso e de eletrodeposio), na bioqumica (processos de degradao de nutrientes para gerao de energia, no metabolismo de organismos quimiolitotrficos), na aplicao de pilhas, baterias, e outras fontes de energia, em reaes de combusto, escurecimento de alguns alimentos (banana, batata) e muitos outros exemplos do nosso cotidiano.

    Em termos gerais, essas reaes de oxirreduo envolvem a transferncia de eltrons entre espcies qumicas. Dessa forma, podemos ter reaes qumicas espontneas que produzem eletricidade e o uso de eletricidade para forar reaes qumicas no espontneas a acontecerem.

    Essas reaes so estudadas pelo ramo da qumica chamado de Eletroqumica.

    http://www.acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/46368/2/02_redefor_d07_Quimica_tema01.flv

    http://www.acervodigital.unesp.br/bitstream/123456789/46368/2/02_redefor_d07_Quimica_tema01.flv
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    Unesp/R

    edefor Mdulo IV

    Disciplina 07

    TEMAS

    Reaes de oxirreduo so uma combinao de uma reao de oxidao e uma reao de reduo.

    No sentido qumico original, uma oxidao se referia a uma reao com o oxignio, onde ele incorporado espcie qumica. Um exemplo desse conceito que foi observado empiricamente so os processos de corroso, onde a oxidao de um metal, como o ferro, produz o seu xido.

    Por outro lado uma reduo originalmente era considerada uma reao de extrao de um metal a partir do seu xido pela reao com hidrognio, carvo ou monxido de carbono.

    Atualmente o conceito de reao de oxirreduo muito mais abrangente e no esta rela-cionado com a presena do oxignio na reao, mas sim com a transferncia de eltrons que ocorre entre as espcies envolvidas.

    Como j dito anteriormente, uma reao de oxirreduo constituda de uma reao de oxidao e de uma reao de reduo que ocorrem simultaneamente.

    Dessa forma, em uma reao de oxidao, ocorre a perda de eltrons pela espcie reagente produzindo uma espcie qumica oxidada, enquanto que uma reao de reduo ocorre o ganho de eltrons pela espcie reagente produzindo uma espcie qumica reduzida.

    Em ons monoatmicos pode ser fcil definir se a reao ocorre com ganho ou perda de eltrons com base na mudana da sua carga, porm, para compostos poliatmicos essa anlise pode no ser to simples.

    Para isso foi convencionado a utilizao do que se chama NUMERO DE OXIDAO (NOX). A variao do nmero de oxidao auxilia na determinao da transferncia de eltrons entre as espcies de uma reao. No se deve confundir, porm, com outro termo que muito comum chamado de ESTADO DE OXIDAO.

    O Nmero de oxidao (nox) se refere a um nmero fixado de acordo com determinadas regras convencionadas (que sero citadas a seguir).

    O