ELETROQUÍMICA Profº Jaison Mattei

ELETROQUÍMICA Profº Jaison Mattei

ELETROQUÍMICA 1) Eletrólise: reações provocadas pela corrente elétrica. 2) Pilhas: reações que produzem corrente elétrica.

Eletrólise é a reação não espontânea provocada pela passagem de corrente elétrica, através de uma solução. cátodo ânodo pólo positivo ânodo pólo negativo cátodo ELETRODOS INERTES Y - - e - Y x + + e - x

* Para o pólo negativo (cátodo) migram os cátions da solução, ocorrendo a sua redução: X + + e - X o * Para o pólo positivo (ânodo) migram os ânions da solução, ocorrendo a sua oxidação: Y - - e - Y o No circuito externo, o cátodo é o eletrodo onde chegam elétrons e o ânodo, onde saem os elétrons.

Se 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 -, SO 4-2, NO 3-,... A preferência na descarga (perda de carga) ocorre em função do potencial de oxi - redução da espécie iônica envolvida.

Exemplo: Produtos da eletrólise do NaCl (aq) 2NaCl 2Na + + 2Cl - 2H 2 O 2H + + 2OH - Reação catódica (pólo -) 2H + + 2 e - H 2(g) Reação anódica (pólo +) 2Cl - - 2 e - Cl 2(g) Sobra, na solução, NaOH (aq).

Eletrólise aquosa do NaCl Produtos primários da eletrólise

Eletrólise ígnea do NaCl Fonte de corrente direta e - Fonte de corrente direta e - e - e - ânodo cátodo ânodo cátodo

Leis de Faraday As Leis de Faraday estabelecem a massa de material que é produzida durante a eletrólise. 1 a Lei: m Q (Q = carga = i. t) 2 a Lei: m E (E = equivalente-grama) E = Mol / nox Portanto, associado as duas leis: m = K.i.t.E K = 1/F = 1/96.500 C.mol -1 (constante) 96.500 C.mol -1 = 1 Faraday = carga de 1 mol de elétrons

Leis 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 NiSO 4. 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

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

Banho eletrolítico de níquel e - Gerador e - Reações * Cátodo: Ni +2 + 2 e - = Ni * Ânodo: Ni - 2 e - = Ni +2 CÁTODO - OBJETO A NIQUELAR ELETRODO DE NÍQUEL Ni +2 Ni ÂNODO + SOLUÇÃO DE NiSO 4

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.

Para 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, arbitrase potencial zero para a reação H 2-2 e - 2 H + E = 0,0 V

Exemplos de Potenciais de redução 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 - H 2 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

Uma das primeiras pilhas conhecidas é a de DANIELL, que consiste de um eletrodo de cobre e outro de zinco, segundo o esquema: ÂNODO CÁTODO - + Solução de ZnSO 4 Solução de CuSO 4 Zn (s) - 2e - Zn 2+ Oxidação Cu 2+ + 2e - Redução Cu (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

Associado as duas reações resulta: Zn + Cu +2 Zn +2 + Cu * Zn sofre oxidação; * Cu +2 sofre redução.

Representação da pilha de Daniell Zn / Zn +2 // Cu +2 / Cu (ânodo: -) (cátodo: +) fluxo de elétrons oxidação PONTE SALINA redução redutor oxidante E pilha = E oxidante - E redutor (sempre usar o potencial de redução)

Observe 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

Potencial na pilha de Daniell E oxidante(cu) = + 0,34 Volts E redutor(zn) = - 0,76 Volts E pilha = E oxidante - E redutor E pilha = + 0,34 - (- 0,76) = 1,10 Volts. * E pilha > 0 : reação espontânea * E pilha < 0 : reação não-espontânea

Pilha comum (Leclanché) cátodo de carbono (grafite) ânodo de zinco REAÇÕES: 1) Ânodo Zn - 2e - Zn +2 2) Cátodo pasta úmida de NH 4 Cl, MnO 2 e carbono MnO 2 + 2e - Mn +2

Bateria ou acumulador (automóvel) (+) (-) placas alternadas de Pb e PbO 2 H 2 SO 4 + H 2 O PbO 2 (cátodo) Pb (ânodo)