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PROCESSOS ELETROQUÍMICOS O que você deve saber sobre A eletroquímica estuda a relação entre energia elétrica e reação química (reações de oxidorredução),

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1 PROCESSOS ELETROQUÍMICOS O que você deve saber sobre A eletroquímica estuda a relação entre energia elétrica e reação química (reações de oxidorredução), ou seja, como as substâncias reagem entre si produzindo corrente elétrica e como, por meio do uso de energia elétrica, as substâncias podem ser transformadas.

2 I. Reações de oxidorredução PROCESSOS ELETROQUÍMICOS CURTIS KAUTZER/SHUTTERSTOCK Metal oxidado

3 Semirreação de oxidação: Zn (s) Zn e - (espécie química Zn (s) cede elétrons). Semirreação de redução: Cu 2+ (aq) + 2 e - Cu (s) (espécie química Cu 2+ (aq) recebe elétrons). Agente redutor: espécie química que sofre oxidação: Zn (s). Agente oxidante: espécie química que sofre redução: Cu 2+ (aq). I. Reações de oxidorredução PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

4 II. Pilhas ou células eletroquímicas PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

5 * Eletrodo, nesse caso, é o conjunto metal/íon Zn/Zn 2+ e Cu/Cu 2+ que representa as formas reduzida e oxidada dos elementos. II. Pilhas ou células eletroquímicas PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

6 Ponte salina e pilha II. Pilhas ou células eletroquímicas Fluxo de elétrons pela parte do circulo externa à pilha Oxidação (ânodo) Oxidação (cátodo) Ponte salina Semicela de zincoSemicela de cobre Polo – Polo + ++ PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

7 III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha Eletrodo – padrão de hidrogênio PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

8 Semicela atuando como ânodo: III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha Semicela atuando como cátodo: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

9 IV. Potencial normal de redução (E 0 ) * Soluções aquosas de concentração 1 mol/L a 25 °C e 1 atm * PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

10 V. Cálculo da ddp ou voltagem das pilhas Quanto maior o valor do E de uma pilha, maior é sua capacidade de produzir corrente elétrica. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

11 VI. Corrosão Fatores que aceleram o processo corrosivo CURTIS KAUTZER/SHUTTERSTOCK Ar, umidade, ambientes salinos e substâncias ácidas no ar aceleram o processo corrosivo. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

12 VI. Corrosão Combate contra a corrosão Mecanismo da corrosão de uma lâmina de ferro PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

13 (UnB-DF) O processo de fabricação dos circuitos integrados impressos, usados na construção de microcomputadores, emprega o ácido sulfúrico de alta pureza. Sendo ele um ácido muito forte, o resíduo industrial do processo necessita ser tratado antes de ser lançado no meio ambiente. Calcule, em volts, a diferença de potencial (tensão elétrica) produzida em uma pilha que tenha eletrodos de ferro e de cobre. Dados: Fe 2+ /Fe E 0 = -0,44 V Cu 2+ /Cu E 0 = +0,34 V PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 1 RESPOSTA: Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu (0,44 + 0,34) = 0,78 V Para ser pilha, o E tem de ser maior que zero.

14 (Unicamp-SP) Há quem afirme que as grandes questões da humanidade simplesmente restringem-se às necessidades e à disponibilidade de energia. Temos de concordar que o aumento da demanda de energia é uma das principais preocupações atuais. O uso de motores de combustão possibilitou grandes mudanças, porém seus dias estão contados. Os problemas ambientais pelos quais esses motores podem ser responsabilizados, além de seu baixo rendimento, têm levado à busca de outras tecnologias. Uma alternativa promissora para os motores de combustão são as celas de combustível que permitem, entre outras coisas, rendimentos de até 50% e operação em silêncio. Uma das mais promissoras celas de combustível é a de hidrogênio, mostrada no esquema abaixo: Nessa cela, um dos compartimentos é alimentado por hidrogênio gasoso, e o outro, por oxigênio gasoso. As semirreações que ocorrem nos eletrodos são dadas pelas equações: ânodo: H 2(g) = 2 H e - cátodo: O 2(g) + 4 H e - = 2 H 2 O a) Por que se pode afirmar, do ponto de vista químico, que essa cela de combustível é não poluente? EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 3 RESPOSTA: Como o produto é apenas a substância água, pode-se afirmar que o processo é não poluente. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR

15 b) Qual dos gases deve alimentar o compartimento X? Justifique. c) Que proporção de massa entre os gases você usaria para alimentar a cela de combustível? Justifique. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 3 RESPOSTA: O compartimento X é o polo negativo da pilha, ou seja, ânodo, o local onde ocorre a semirreação de oxidação. Assim, o gás que deve alimentar o compartimento X é o hidrogênio. H 2(g) 2 H e - (reação de oxidação) RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR

16 (Unifesp) A figura apresenta uma célula voltaica utilizada para medida de potencial de redução a 25 °C. O eletrodo-padrão de hidrogênio tem potencial de redução igual a zero. A concentração das soluções de íons H + e Zn 2+ é de 1,00 mol/L. Utilizando, separadamente, placas de níquel e de cobre e suas soluções Ni 2+ e Cu 2+, verificou-se que Ni e Cu apresentam potenciais-padrão de redução respectivamente iguais a -0,25 V e +0,34 V. a) Escreva as equações de redução, oxidação e global e determine o valor do potencial-padrão de redução do Zn. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 5 RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR

17 b) Para a pilha de Ni e Cu, calcule a ddp (diferença de potencial) e indique o eletrodo positivo. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 5 RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR

18 (UFRJ) Na busca por combustíveis mais limpos, o hidrogênio tem se mostrado uma alternativa muito promissora, pois sua utilização não gera emissões poluentes. O esquema a seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletroquímica, fornecendo energia elétrica a um motor. Com base no esquema: a) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta. b) Usando as semirreações, apresente a equação da pilha e calcule sua força eletromotriz. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 14 RESPOSTA: O eletrodo 2 é o positivo, pois recebe os elétrons. RESPOSTA: Cálculo da fem = 1, = + 1,23 V. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR

19 (UFPE) Uma pilha é construída associando-se uma semicélula com um eletrodo de A em solução de A 3+ e uma semicélula com um eletrodo de Ag em solução de Ag +. Qual a massa perdida pelo eletrodo de alumínio quando 1 mol de Ag + se reduz à prata metálica? EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 16 RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS NO VESTIBULAR


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