Eletroquimica - profª Nília

AULA SHOW DE QUIMICA

ELETROQUÍMICA

2) Eletrólise: Eletrólise é a reação não espontânea provocada pela passagem de corrente elétrica, através de uma solução. 1) Pilhas: É qualquer dispositivo no qual uma reação de oxi-redução espontânea produz corrente elétrica.

OXIDAÇÃO – Processo onde ocorre perca de elétrons. Ânodo (pólo negativo )

REDUÇÃO – Processo onde ocorre ganho de elétrons. Cátodo (pólo positivo)

Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). É o pólo positivo da pilha.

Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha.

Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo ) e entram no cátodo (pólo positivo ) da pilha.

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

PILHA DE DANIELL Zn + Cu +2  Zn +2 + Cu * Zn sofre oxidação; * Cu +2 sofre redução .

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

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

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

Uma pilha (ou reação galvânica) é um processo que gera uma diferença de potencial e uma corrente elétrica. 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, arbitra-se 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

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

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

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

ELETRÓLISE

* 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.

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

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) 2 NaCl  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 Fonte de corrente direta cátodo cátodo ânodo ânodo e - e - e - e -

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

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

Energia Empacotada Pilhateria

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