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Entende-se por ELETROQUÍMICA o ramo da Química que estuda so fenômenos químicos que envolvem transferência de elétrons. Quando um processo químico ocorre.

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2 Entende-se por ELETROQUÍMICA o ramo da Química que estuda so fenômenos químicos que envolvem transferência de elétrons. Quando um processo químico ocorre espontaneamente e produz transferência de elétrons é chamado de pilha ou bateria, mas quando o processo químico é provocado por uma corrente elétrica é denominado eletrólise.

3 ELETROQUÍMICA

4 PILHAS E BATERIAS Para automóveis Para celulares Para lanternas

5 ELETRÓLISE laboratório indústria

6 Conceitos introdutórios Para entender os fenômenos eletroquímicos, consideramos necessário, antes, fazer um estudo a respeito um tipo de reação química denominada oxidação-redução. Então lá vai!

7 Reação química OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX) Na imagem ao lado, diz-se`, normalmente, que o objeto enferrujou. Quimicamente, porém, seria mais adequado falar-se em um processo de oxidação-redução.

8 Reação química OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX) A oxidação-redução é, na verdade, uma reação química em que se observa transferência de elétrons de uma espécie química para outra.

9 Uma experiência realizada no laboratório Após certo tempo, a solução muda de cor e um pó avermelhado (Cu) parece ocupar o lugar do prego (Fe).

10 Equacionando para melhor compreensão... Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu cinza azul esverdeada* avermelhado *Tende a tornar-se incolor.

11 Equacionando...

12 O ferro, inicialmente neutro (NOX=0), perde 2 elétrons, os quais são transferidos para o cobre, tornado-se carregado (NOX=+2). É a oxidação do ferro! Explicando...

13 O cobre, inicialmente carregado (NOX = +2), recebe 2 elétrons e tornando-se neutro (NOX=0). É a redução do cobre! Explicando...

14 Outros conceitos... Agente oxidante É a espécie que sofre redução. No exemplo, o agente oxidante é o cobre (Cu +2 ). Cu e - Cu o

15 Outros conceitos... Agente redutor É a espécie que sofre oxidação. No exemplo, o agente redutor é o cobre (Fe o ). Fe o Fe e -

16 A equação global... Fe o + Cu +2 Fe +2 + Cu o Esta é chamada de equação global. Nela só aparecem os íons ou átomos que mudaram o seu número de oxidação (NOX).

17 Pilhas... Pilha de Volta A pilha de Volta, como o próprio nome indica, foi inventada em 1800 pelo físico italiano Alessandro Volta ( ).

18 Pilhas...

19 A pilha de Daniell baseia-se na seguinte reação (forma iônica simplificada)... Zn o + Cu +2 (aq) Zn +2 (aq) + Cu o Pilha de Daniell

20 Pilha de Daniell no laboratório Zn 2+ Cu 2+ Fluxo de elétrons cátions ânions Zn 2+ PONTE SALINA CÁTODO (+) ÂNODO (-) OXIDAÇÃOREDUÇÃO

21 Daniell percebeu que os elétrons poderiam ser transferidos do zinco (Zn) para os cátions cobre (Cu +2 ) por um fio condutor externo e, com isso, produzir uma corrente elétrica. Pilha de Daniell

22 Com o passar do tempo, haverá excesso de cátions na solução de sulfato de zinco e falta de cátions na solução de sulfato de cobre. Isso faz com que a pilha pare de funcionar. Isso é, então, compensado pela ponte salina. Pilha de Daniell

23 A IUPAC determina como deve ser representada uma pilha. M 1 o / M 1 +x // M 2 +y / M 2 o Zn o / Zn +2 // Cu +2 / Cu o * As barras paralelas representam a ponte salina. Representação de uma pilha (IUPAC)

24 Potencial de redução Na pilha de Daniell o zinco (Zn o ) tende a se oxidar, enquanto o cobre (Cu o ), a se reduzir. Por quê? O zinco apresenta menor potencial de redução (- 0,76 V), enquanto cobre apresenta maior potencial de redução (+ 0,34 V).

25 Potencial de redução Os valores são obtidos experimentalmente e permitem que Seja calculada a diferença de potencial da pilha 2. Façamos previsão de quem se oxida ou quem se reduz

26 TABELA DE POTENCIAIS-PADRÃO* DE REDUÇÃO (1 atm e 25°C) *São valores experimentais

27 Entendendo... Quanto maior for a medida do potencial de oxidação, maior é a tendência do metal ceder elétrons Quanto maior for a medida do potencial de redução, maior é a tendência do metal ganhar elétrons

28 Exemplificando... Zn e - Zn o E° = – 0,76 V Cu e - Cu o E° = + 0,34 V

29 Exemplificando... Zn o Zn e - E° = + 0,76 V Cu e - Cu o E° = + 0,34 V O cobre tem maior potencial de redução, logo ganhará elétrons (sofrerá redução); o zinco perderá elétrons (sofrerá oxidação). Zn o + Cu 2+ Zn 2+ + Cu o ΔE = + 1,10 V

30 Exercitando... Sejam as seguintes semi-reações e os seus potenciais padrão de redução, determine a d.d.p da pilha formada: Sn e - Sn o E o = - 0,14V Ag +1 +1e - Ag o E o = + 0,80V (a) + 0,54 V. (b) + 0,66 V. (c) + 1,46 V. (d) + 0,94 V. (e) + 1,74 V.

31 Exercitando... Sejam as seguintes semi-reações e os seus potenciais padrão de redução, determine a d.d.p da pilha formada: Sn e - Sn o E o = - 0,14V Ag +1 +1e - Ag o E o = + 0,80V (a) + 0,54 V. (b) + 0,66 V. (c) + 1,46 V. (d) + 0,94 V. (e) + 1,74 V. O potencial de redução da prata é maior que o do estanho Sn o Sn e - E o = + 0,14V 2Ag e - 2Ag o E o = + 0,80V Sn o + 2Ag +1 Sn Ag o Eo = + 0,94V

32 Pilhas/Baterias no cotidiano... Pilha de Leclanché Ânodo (-) Zn o Zn e - Cátodo(+) 2MnO 2 + 2H 3 O + + 2e 2MnOOH + 2H 2 O 2MnOOH Mn 2 O 3 + H 2 O

33 Pilhas/Baterias no cotidiano... Acumuladores ácido-chumbo

34 Pilhas/Baterias no cotidiano... Acumuladores ácido-chumbo Durante a descarga: Ânodo (-) Pb o + SO PbSO 4 + 2e - Cátodo (+) PbO 2 + SO e - PbSO 4 Durante a carga: Cátodo (-) PbSO 4 + 2e - Pb o + SO Anodo (+) PbSO 4 PbO 2 + SO e -

35 Descarte de pilhas e baterias... De acordo com o CONAMA, Lei 257, publicada em 22 de julho de 1999, as pilhas e baterias devem conter o símbolo indicativo de descarte.

36 Descarte de pilhas e baterias... Podem ser descartadas em lixo doméstico; pilhas secas, alcalinas, Ni-H e de lítio. As demais, por conterem, por exemplo, Pb, Hg e Cd nào podem ter descarte simples, devendo ser devolvidas ao fabricante.

37 Fim da primeira parte. Em seguida, eletrólise. Prof. Luiz Antônio Tomaz Turmas 201 e 202


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