ELETROQUÍMICA Transformação de matéria e energia elétrica

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Guilherme Ramalho
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1 ELETROQUÍMICA Transformação de matéria e energia elétrica Giseli Menegat e Maira Gazzi Manfro giseli.menegat@caxias.ifrs.edu.br maira.manfro@caxias.ifrs.edu.br

2 O QUE É ELETROQUÍMICA? É a parte da Química que estuda a relação entre a corrente elétrica e as reações químicas de transferência de elétrons. A eletroquímica é aplicada para fabricação de muitos aparelhos utilizados em nosso cotidiano, como pilhas, baterias, celulares, lanternas, computadores e calculadoras.

3 O QUE SIGNIFICA OXIDAR? Quando você pega um prego muitas vezes ele está todo amarelo e desgastado, como na Figura 1. Isso ocorre porque o ferro oxida em contato com o oxigênio, acontecendo uma reação de oxirredução. 4 Fe + 3O 2 2 Fe 2 O 3 Fe 0 O 0 Fe 3+ O 2- Perceba que o ferro inicialmente não tem carga e no final ficou Fe 3+ assim como o oxigênio, inicialmente era O 2 e no final ficou O 2- dizemos então que o ferro sofre oxidação, porque perdeu elétrons e o oxigênio sofre redução pois ganhou elétrons. Figura 1. Prego oxidado. Oxidação é a perda de elétrons. O elemento que provoca a oxidação é chamado de agente oxidante. Redução é o ganho de elétrons. O elemento que provoca a redução é chamado de agente redutor.

O QUE SIGNIFICA OXIDAR? Outro exemplo é a oxidação do ferro a partir do sulfato de cobre. Observe a Figura 2. Se separarmos a reação em seus íons podemos ver a oxidação do ferro.

4 O QUE SIGNIFICA OXIDAR? Outro exemplo é a oxidação do ferro a partir do sulfato de cobre. Observe a Figura 2. Se separarmos a reação em seus íons podemos ver a oxidação do ferro. Fe (s) + Cu 2+ SO 4 2- Fe 2+ SO Cu (s) Fe 0 Cu 2+ Fe 2+ Cu 0 Perceba que o ferro perdeu dois elétrons e o cobre ganhou dois elétrons, dizemos então que o Fe sofreu oxidação e foi um agente redutor pois fez com que o oxigênio reduzisse. E o oxigênio é um agente oxidante pois fez o ferro oxidar.. Figura 2. Oxidação do ferro a partir do sulfato de cobre.

5 O QUE SIGNIFICA OXIDAR? RESUMINDO: QUEM SOFRE OXIDAÇÃO PERDE ELÉTRONS É UM AGENTE REDUTOR QUEM SOBRE REDUÇÃO GANHA ELÉTRONS É UM AGENTE OXIDANTE Exemplo: Zn (s) + 2H + H (aq) 2(g) + Zn 2+ (aq) Zn 0 H + H 0 Zn 2+ GANHOU ELÉTRONS PERDEU ELÉTRONS Quem sobre oxidação: Zn Quem sobre redução : H Agente oxidante: H Agente redutor: Zn

6 NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) Devido a transferência de elétrons, ocorreu uma mudança na carga elétrica das espécies. Essas cargas elétricas são denominadas de número de oxidação NOX. Nos compostos iônicos o NOX corresponde a própria carga do íon. Essa carga equivale ao número de elétrons perdidos ou recebidos. Exemplo: Na + Cl - Nox Na = +1 Nox Cl = -1 Al 3+ Fe 3 - Nox Al = +3 Nox Fe = -1 Ag + Cl - Nox Ag = +1 Nox Cl = -1

7 NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) Nos compostos moleculares o NOX corresponde a carga elétrica que o átomo iria adquirir se a ligação fosse rompida. Quando os átomos pertencentes a um mesmo elemento compartilham elétrons, estes se distribuem de forma homogênea, eles têm a mesma eletronegatividade. Para cada átomo de uma espécie atribui-se NOX = 0 se eles estiverem se ligando entre si formando uma substância simples. O 2 Cl 2 H 2 O = O 0 0 NOX Cl - Cl 0 0 NOX H - H 0 0 NOX Figura 3. Os elétrons se distribuem de forma homogênia na ligação de dois átomos de H2

NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) Já nos compostos que os átomos apresentam eletronegatividade diferente os elétrons tendem a ficar mais próximo do mais eletronegativo.

8 NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) Já nos compostos que os átomos apresentam eletronegatividade diferente os elétrons tendem a ficar mais próximo do mais eletronegativo. Para o átomo de um composto atribui-se NOX = +1 quando este for menos eletronegativo que o outro átomo. E para o átomo mais eletronegativo atribui-se NOX = -1. Isso porque o átomo mais eletronegativo atrai mais os elétrons formando um dipolo. Exemplos: HF H - F +1-1 NOX H 2 O O H -2 H NOX CaCO 3 O -2 C = O Ca O Figura 4. Os elétrons do hidrogênio está mais atraído pelos elétrons do Cl.

9 REGRAS DO NOX 1ª SOMA DOS NOX É IGUAL A 0 Você já deve ter parado para pensar que é fácil determinar o nox do CuSO 4, é só separar os íons em Cu 2+ e SO 2-4, mas como é possível determinar o nox do S e do O sozinhos? Com essa regrinha podemos determinar. KCl CaO Se o nox dos compostos é zero então temos que: +1-1 =0 E para o sulfato de cobre nós já sabemos o nox do cobre e do oxigênio, então: CuSO 4 +2 x -2 =0 x = 6 Como tem 4 átomos de oxigênio e 2 de cobre o nox fica: +2 x -8 = 0 x = 8-2 x = 6 OUTRA FORMA P/ RESOLVER +2-2 =0 +2 x -8 = 0 CuSO x 4 x +2 x -2 =0 x = 6

10 REGRAS DO NOX 2ª O NOX DAS SUBSTÂNCIAS SIMPLES É IGUAL A 0 Como não há diferença de eletronegatividade pois estão envolvidos apenas átomos do mesmo elemento. Exemplos: Ag O - O H - H F - F Cl - Cl

11 REGRAS DO NOX 3ª O NOX DO OXIGÊNIO EM SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS O NOX do Oxigênio normalmente é 2-, com exceção do OF2 que o nox é +2, pois o F é mais eletronegativo, e dos peróxidos nos quais o nox é -1 Exemplos: H 2 O O H -2 H F OF 2 O +2 F -1-1

12 REGRAS DO NOX 4ª NUM ÍON COMPOSTO O NOX É IGUAL A CARGA DO ÍON É possível determinar o nox dos átomos que não conhecemos a partir de íons da mesma forma que fizemos o composto inteiro. Exemplos: Cr 2 O 7 2- x -2 = 2- x = 6 Como tem 4 átomos de oxigênio e 2 de cobre o nox fica: 2x -2 x 7 = -2 x = +12/6 x = +6

13 EXERCÍCIOS 1. Dada a reação: Na (s) + KNO 3(s) K 2 O (s) + Na 2 O (s) + N 2(g) Quem sofre oxidação? Quem sofre redução? Quem é o agente oxidante? Quem é o agente redutor?

14 EXERCÍCIOS 2. Determine o NOX dos seguintes compostos: a) Al 2 S 3 b) SrCl2 c) KF d)o2 e) FeSo 4 f) ClO 4- g) K 2 S

15 EXERCÍCIOS 3. (FUVEST) - I e II são equações de reações que ocorrem em água, espontaneamente, no sentido indicado, em condições padrão. I. Fe + Pb 2+ Fe +2 + Pb II. Zn + Fe 2+ Zn 2+ + Fe Analisando tais reações, isoladamente ou em conjunto, pode-se afirmar que, em condições padrão, a) elétrons são transferidos do Pb 2+ para o Fe. b) reação espontânea deve ocorrer entre Pb e Zn 2+. c) Zn2+ deve ser melhor oxidante do que Fe 2+. d) Zn deve reduzir espontaneamente Pb 2+ a Pb. e) Zn2+ deve ser melhor oxidante do que Pb 2+.

16 RESOLUÇÃO 1. Dada a reação: X = 6-1 X = 5 diminui o nox sofreu redução +1 X (-2X3) = 10Na (s) + 2KNO 0 3(s) 0 +1 X -2 aumentou o nox K 2 O (s) + 5Na 2 O (s) + N 2(g) sofreu oxidação Quem sofre oxidação? Na Quem sofre redução? N Quem é o agente oxidante? KNO 3 Quem é o agente redutor? Na(s)

17 RESOLUÇÃO 2. Determine o NOX dos seguintes compostos: (+3X2) + 3x X = xX = 0 3xX = -6/3 a) Al 2 S 3 b) SrCl x= +2 2 c) KF +3 X X = -2 x + 2x(-1) = x = 0 x x x = -1 d)o 2 e) FeSo x = f) ClO x = -7 4 g) K 2 S Substância simples NOX = x + 4x(-2) = 0 +2 X -2 x = +6 X + 4x(-2) = -1 x -2 x = x1 + x = 0 +1 x x = D

18 REFERÊNCIAS FIGURAS Figura 1. Disponível em: Acesso em: 17 de julho de Figura 2. Disponível em: _ _n.jpg. Acesso em: 17 de julho de Figura 3. Disponível em: Acesso em: 17 de julho de Figura 4. Disponível em: Acesso em: 17 de julho de 2018.

19 REFERÊNCIAS PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite do. Química na abordagem do cotidiano, volume único, 3. ed. São Paulo: Moderna, OBRA COLETIVA. Ser protagonista: química 2, volume 2, 3. ed. São Paulo:Edições SM, Toda Matéria. Eletroquímica. Disponível em Acesso em: 17 de julho de 2018 Info Escola. Número de oxidação. Disponível em: Acesso em: 17 de julho de 2018

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