Eletroquímica 2

ELETROQUÍMICA
* Eletrólise
*Pilhas
Profa. GRAÇA PORTO
ELETROQUÍMICA
1) Eletrólise: reações provocadas
pela corrente elétrica.
2) Pilhas: reações que produzem
corrente elétrica.
Profa. GRAÇA PORTO
ELETRÓLISE
Eletrólise é a reação não espontânea
provocada pela passagem de corrente
elétrica, através de uma solução.
cátodo
pólo positivo
ânodo
ânodo
pólo negativo
cátodo
ELETRODOS
INERTES
Y - e-  Y
x + + e-  x
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ELETRÓLISE
* 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.
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ELETRÓLISE
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- , SO4-2, NO3-,...
A preferência na descarga (perda de
carga) ocorre em função do potencial de oxi redução da espécie iônica envolvida.
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ELETRÓLISE
Exemplo:
*** Produtos da eletrólise do NaCl (aq)
2NaCl  2Na+ + 2Cl2H2O  2H+ + 2OHReação catódica (pólo -)
2H+ + 2 e-  H2(g)
Reação anódica (pólo +)
2Cl- - 2 e-  Cl2(g)
Sobra, na solução, NaOH
(aq).
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ELETRÓLISE
Profa. GRAÇA PORTO
ELETRÓLISE
Eletrólise aquosa do NaCl
Produtos primários da eletrólise
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ELETRÓLISE
Eletrólise ígnea do NaCl
Fonte de corrente direta
ee-
ânodo
cátodo
Fonte de corrente direta
eânodo
ecátodo
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ELETRÓLISE
Leis 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.E
K = 1/F = 1/96.500 C.mol-1 (constante)
96.500 C.mol-1 = 1 Faraday =
GRAÇA PORTO
carga de 1 mol de Profa.
elétrons
ELETRÓLISE
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 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
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- cromo, níquel, zinco, cobre, ouro, prata,..
APLICAÇÕES
DA
ELETRÓLISE
* Banhos eletrolíticos de metais
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ELETRÓLISE
DA
APLICAÇÕES
* Banho eletrolítico de níquel
e-
Gerador
e-
-
ÂNODO
CÁTODO
+
OBJETO A NIQUELAR
Reações
ELETRODO DE NÍQUEL
Ni+2
Ni
* Cátodo:
Ni+2 + 2 e- = Ni
* Ânodo:
Ni - 2 e- = Ni+2
SOLUÇÃO DE NiSO4
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PILHAS
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.
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PILHAS
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
H2 - 2 e-  2 H+ E = 0,0 V
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PILHAS
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-
H2
E=
Cu+2 + 2e-
Cu
E = + 0,34 V
Ag+ + 1 e-
Ag
E = + 0,80 V
Au+3 + 3e-
Au
E = + 1,50 V
0,00 V
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PILHAS
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
ZnSO4
Solução de
CuSO4
Zn(s) - 2e
2+
-

Oxidação
Zn
Cu2+ + 2e
-

Redução
Cu(s)
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PILHAS
se
Na pilha de Daniell o Zn tende a
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
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PILHAS
Associado
reações resulta:
as
duas
Zn + Cu+2  Zn+2 + Cu
* Zn sofre oxidação;
* Cu+2 sofre redução.
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PILHAS
Representação da pilha de Daniell
Zn / Zn+2
//
PONTE SALINA
(ânodo: -)
Cu+2 / Cu
(cátodo: +)
fluxo de elétrons
oxidação
redutor
redução
oxidante
Epilha = Eoxidante - Eredutor
(sempre usar o potencialProfa.
de redução)
GRAÇA PORTO
PILHAS
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
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PILHAS
Potencial 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
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OUTRAS PILHAS
Pilha comum (Leclanché)
REAÇÕES:
cátodo de
carbono (grafite)
ânodo de
zinco
1) Ânodo
Zn - 2e-  Zn+2
2) Cátodo
pasta úmida de
NH4Cl , MnO2
e carbono
MnO2 + 2e-  Mn+2
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OUTRAS PILHAS
Bateria ou acumulador (automóvel)
(+)
(-)
H2SO4
+
H2O
placas alternadas
de Pb e PbO2
PbO2
(cátodo)
Pb
(ânodo)
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OUTRAS PILHAS
Corrosão Metálica
A corrosão de um metal é dada pelo contato de um
metal com o ar úmido.
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OUTRAS PILHAS
Corrosão Metálica
Quanto maior o E0 DE OXIDAÇÃO → Maior a capacidade de
perder elétrons → Melhor agente REDUTOR.
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