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* Eletrólise
*Pilhas
ELETROQUÍMICA
ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA
1) Eletrólise: reações provocadas pela corrente elétrica.
2) Pilhas: reações que produzem corrente elétrica.
ELETR
ÓLIS
EEletrólise é a reação não espontânea provocada Eletrólise é a reação não espontânea provocada
pela passagem de corrente elétrica, através de uma pela passagem de corrente elétrica, através de uma solução.solução.
ELETRODOS INERTES
pólo negativocátodo
pólo positivoânodo
cátodo ânodo
x + + e- xY
- - e- Y
ELETR
ÓLIS
E* 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.
ELETR
ÓLIS
ESe 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.
ELETR
ÓLIS
EExemplo:
*** Produtos da eletrólise do NaCl (aq)
2NaCl 2Na+ + 2Cl-
2H2O 2H+ + 2OH-
Reação catódica (pólo -)
2H+ + 2 e- H2(g)
Reação anódica (pólo +)
2Cl- - 2 e- Cl2(g)
Sobra, na solução, NaOH (aq).
ELETR
ÓLIS
EEletrólise aquosa do NaCl
Produtos primários da eletrólise
ELETR
ÓLIS
EEletrólise ígnea do NaClFonte de corrente
diretaFonte de corrente direta
cátodo cátodoânodo ânodo
e- e- e-e-
ELETR
ÓLIS
ELeis 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.EK = 1/F = 1/96.500 C.mol-1 (constante)
96.500 C.mol-1 = 1 Faraday =
carga de 1 mol de elétrons
ELETR
ÓLIS
ELeis 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
AP
LIC
AÇ
ÕES
DA
ELETR
ÓLIS
E
* Banhos eletrolíticos de metais - cromo, níquel, zinco, cobre, ouro, prata,..
AP
LIC
AÇ
ÕES
DA
ELETR
ÓLIS
E* Banho eletrolítico de níquel
Reações
* Cátodo:
Ni+2 + 2 e- = Ni
* Ânodo:
Ni - 2 e- = Ni+2
-CÁTODO
+
Gerador
SOLUÇÃO DE NiSO4
Ni
OBJETO A NIQUELAR
ÂNODO
e-e-
Ni+2
ELETRODO DE NÍQUEL
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.
PIL
HA
S
PIL
HA
SPara 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
H2 - 2 e- 2 H+ E = 0,0 V
PIL
HA
S Exemplos de Potenciais de Exemplos de Potenciais de
reduçãoredução
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 = 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
PIL
HA
SUma das primeiras pilhas Uma das primeiras pilhas
conhecidas é a de conhecidas é a de DANIELLDANIELL, que , que consiste de um eletrodo de cobre e consiste de um eletrodo de cobre e outro de zinco, segundo o esquema:outro de zinco, segundo o esquema:
Zn(s) - 2e - Zn 2+
Solução deSolução de
ZnSOZnSO44
Solução deSolução de
CuSOCuSO44
Oxidação
Cu2+ + 2e - Cu(s)
Redução
CÁTODOÂNODO
- +
PIL
HA
S
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
PIL
HA
SAssociado as duas reações
resulta:
Zn + Cu+2 Zn+2 + Cu
* Zn sofre oxidação;
* Cu+2 sofre redução.
PIL
HA
SRepresentação da pilha de Daniell
Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu
(ânodo: -) (cátodo: +)
fluxo de elétrons
oxidação redução
redutor oxidante
Epilha = Eoxidante - Eredutor
(sempre usar o potencial de redução)
PONTE SALINA
PIL
HA
SObserve 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
PIL
HA
SPotencial 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
OU
TR
AS
PIL
HA
SPilha comum (Leclanché)
REAÇÕES:
1) Ânodo
Zn - 2e- Zn+2
2) Cátodo
MnO2 + 2e- Mn+2
cátodo decarbono (grafite)
ânodo de zinco
pasta úmida deNH4Cl , MnO2
e carbono
OU
TR
AS
PIL
HA
SBateria ou acumulador (automóvel)
(+)
(-)
placas alternadas de Pb e PbO2
H2SO4
+H2O Pb
(ânodo)
PbO2
(cátodo)
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