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Eletroquímica (II). ELETRÓLISE Ao contrário das pilhas, a eletrólise é um processo não espontâneo.

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Apresentação em tema: "Eletroquímica (II). ELETRÓLISE Ao contrário das pilhas, a eletrólise é um processo não espontâneo."— Transcrição da apresentação:

1 Eletroquímica (II)

2 ELETRÓLISE Ao contrário das pilhas, a eletrólise é um processo não espontâneo.

3 ELETRÓLISE Na eletrólise ocorre uma reação de oxi-redução não espontânea que consome corrente elétrica de uma bateria ligada ao sistema.

4 ELETRÓLISE

5 ELETRÓLISE X PILHA 1. ÂNODO a) Na pilha fornece elétrons, sinal (-); b) Na eletrólise recebe elétrons dos ânions do eletrólito, sinal (+). 2. CÁTODO a) Na pilha recebe elétrons, sinal (+); b) Na Eletrólise fornece elétrons dos cátions do eletrólito, sinal (-).

6 ELETRÓLISE ÍGNEA É o processo de decomposição de uma substância iônica fundida por meio da passagem de corrente elétrica.

7 ELETRÓLISE ÍGNEA A eletrólise ígnea exige eletrodos inertes que possuam elevado ponto de fusão. Geralmente são usados a platina ou grafita. A eletrólise do NaC é um processo economicamente importante. O NaC se funde à temperatura de 808 ºC. NaC(sólido) NaC (líquido) Ocorre, então, dissociação... NaC Na 1+ + C 1-

8 ELETRÓLISE ÍGNEA Os íons C 1- se dirigem para o ânodo (pólo positivo), perdem seus elétrons e são transformados em gás cloro, C 2. 2 C 1- C 2 + 2e - (oxidação) Os íons Na 1+ se dirigem para o cátodo (pólo negativo), recebem um elétron e são transformados em sódio metálico (Na 0 ). * 2Na e - 2 Na 0 (redução) *Duplica-se para igualar o número de elétrons na redução e na oxidação.

9 ELETRÓLISE ÍGNEA Considerando-se... 2 NaC (l) 2 Na 1+ (l) + 2 C 1- (l) 2 C 1- (l) C 2(g) + 2 e- (oxidação) 2 Na 1+ (l) + 2 e - 2 Na 0 (l) (redução) A equação global da eletrólise é... 2 NaC (l) C 2(g) + 2 Na 0 (l)

10 No processo de eletrólise aquosa os íons em solução irão competir entre si para descarregarem. A +x H +1 OH -1 B -y (-)(-) (+) cátodoânodo e-e- e-e- Fluxo de elétrons (corrente contínua) ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA

11 Na + H +1 OH -1 C - (-)(-) (+) cátodoânodo e-e- e-e- No caso da solução de NaC existem íons Na + e C –, provenientes da dissociação do sal, e H + e OH –, provenientes da auto-ionização da água. ELETRÓLISE DE NaC (aq)

12 Tanto a água quanto o cloreto de sódio podem ionizar... H 2 O (aq) H + (aq) + OH - (aq) ou... NaC (aq) Na + (aq) + C - (aq)

13 ELETRÓLISE DE NaC (aq) Significa que temos teremos uma competição... H 2 O (aq) H + (aq) + OH - (aq) NaC (aq) Na + (aq) + C - (aq) Competição

14 ELETRÓLISE DE NaC (aq) O que a experiência mostra? O POLO NEGATIVO DESCARREGA EM PRIMEIRO LUGAR, O CÁTION DE REDUÇÃO MAIS FÁCIL O POLO POSITIVO DESCARREGA EM PRIMEIRO LUGAR O ÂNION DE OXIDAÇÃO MAIS FÁCIL

15 ELETRÓLISE DE NaC (aq) Em igualdade de concentrações, o cátion "mais abaixo" DESCARREGA mais facilmente que cátions "mais acima" na tabela. CÁTIONS DE METAIS ALCALINOS CÁTIONS DE METAIS ALCALINOS TERROSOS ALUMÍNIO A +3 HIDROGÊNIO H + OUTROS METAIS COMO: Mn 2+ Zn 2+ Fe 2+ Pb 2+ METAIS NOBRES COMO: Cu 2+ Ag + Hg 2+ Au 3+

16 ELETRÓLISE DE NaC (aq) Em igualdade de concentrações o ânion "mais acima" DESCARREGA mais facilmente do que ânion "mais abaixo". Ânions não oxigenados como: C -, I -, S 2-, HSO 4 - Ânions orgânicos como: R-COO – OH - (hidróxido) Ânions oxigenadas como : NO 3-, SO 4 2 -, PO F –

17 ELETRÓLISE DE NaC (aq) No ânodo onde ocorre a oxidação teremos: 2C - (aq) C 2 + 2e - No cátodo onde ocorre redução teremos: 2e - + 2H + (aq) H 2 A reação global será: NaC (S) + H 2 O (l) H 2(g) + C 2(g) + Na + (aq) + OH - (aq)

18 No processo dessa eletrólise aquosa os íons em solução também irão competir entre si para descarregarem. No caso da solução de KI existem íons K + e I –, provenientes da dissociação do sal, e H + e OH –, provenientes da auto-dissociação da água. ELETRÓLISE do KI (aq)

19 De forma semelhante, observando-se a prioridade de descarga, na eletrólise do KI aquoso há formação de H 2 (no cátodo) e I 2 (no ânodo) e liberação de Na + OH - (aq). Experimento dos alunos Cassiane e Pedro.

20 ELETRÓLISE do NaOH (aq) Por que, agora há liberação de H 2(g) e O 2(g) ? Qual a importância dessa reação, industrialmente? Experimento das alunas Vitória e Gabriela.

21 ELETRÓLISE QUANTITIVA Michael Faraday formulou duas leis que regem o aspecto quantitativo da eletrólise Michael Faraday ( )

22 ELETRÓLISE QUANTITIVA A primeira lei de FARADAY A massa, m, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q, que atravessa o circuito. m = K 1.Q

23 ELETRÓLISE QUANTITIVA Sabe-se (da Física) que... Q = i. t Substituindo na lei de Faraday, temos... m = K 1. i. t * i é a intensidade da corrente elétrica e t é o tempo de reação.

24 ELETRÓLISE QUANTITIVA A segunda lei de FARADAY A massa, m, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional ao equivalente-grama, E, dessa substância. m = K 2.E

25 ELETRÓLISE QUANTITIVA De forma semelhante ao raciocínio anterior... Sabendo que m = K 2.E E que Q = i.t Então... m = K 2.E.i.t

26 Associando as duas leis e considerando K=1/96500 teremos... ELETRÓLISE QUANTITIVA Constante de Faraday = C, ou seja, quantidade de carga elétrica transportada por 1 mol de elétrons (6,02 x elétrons).

27 ELETRÓLISE QUANTITIVA: EXEMPLIFICANDO Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampère (A).Qual a massa de prata depositada no cátodo? Dado da tabela periódica: Ag = 108 g / mol *Um mol de elétrons transferidos pela Ag. 1.ª parte

28 ELETRÓLISE QUANTITIVA Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampère (A).Qual a massa de prata depositada no cátodo? Dado da tabela periódica: Ag = 108 g / mol 2.ª parte *C = A. s

29 F I M Colégio INEDI Prof. Luiz Antônio Tomaz


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