ELETROQUÍMICA

Pilhaespontânea

Eletrólisenão espontânea

REAÇÃOQUÍMICA

ENERGIA ELÉTRICA

SEMI – REAÇÕES DEOXIDAÇÃO E REDUÇÃO

Zn 0 → Zn +2 + 2e - semi-reação de oxidação

Cu +2 + 2e - → Cu 0 semi-reação de redução

INDICAÇÃO DA PAREDE POROSA

Ânodo/Solução do ânodo//Solução do cátodo/CátodoZn / Zn+2 // Cu+2 / Cu

PILHA DE DANIELL

Zno Zn+2 +2e- E= + 0,76V

Cuo Cu+2 + 2e- E= - 0,34V

Zn o + Cu +2 Zn +2 + Cu o

Zno/ Zn2+ (1M) // Cu2+ (1M) / Cuo

1º) Cu2+ + 2e Cu + 0,34V

2º) Zn Zn2+ + 2e- + 0,76V

Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ ∆E0 = + 1,10 V

Ag +1 + e- → Ag E 0 = + 0,80

Cu +2 + 2e- → Cu E 0 = + 0,34

01)Considere o esquema abaixo e responda o que se pede.

RESOLUÇÃO:

Ag+1 + e- → Ag E 0 = + 0,80

Cu → Cu+2 + 2e - E 0 = - 0,34

a)O que se oxida?

b)O que se reduz?

Ag+1 + e- → Ag E 0 = + 0,80

Cu → Cu+2 + 2e - E 0 = - 0,34

O eletrodo de cobre

A Ag+1

c)Qual a semi-reação de oxidação?

d)Qual a semi-reação de redução?

e)Qual a reação global da pilha?

Ag +1 + e - → Ag

Cu → Cu +2 + 2e-

2Ag+1 + 2e - → 2Ag

Cu → Cu+2 + 2e –

Cu 0 + 2 Ag+1 → Cu+2 + 2 Ag0

f) Qual a diferença de potencial?

2Ag+1 + 2e - → 2Ag + 0,80

Cu → Cu+2 + 2e – - 0,34

Cu0 + 2 Ag+1 → Cu +2 + 2 Ag0 + 0,46

Qual o eletrodo positivo ( cátodo)?

Qual o eletrodo negativo (ânodo) ?

Qual o sentido em que fluem os elétrons?

Do eletrodo de cobre ao eletrodo de prata

O eletrodo de prata

O eletrodo de cobre

j)Que eletrodo terá massa diminuída (corroída)?

k)Que eletrodo terá massa aumentada

(eletrodeposição)?

COBRE

PRATA

02) Considere a célula eletrolítica representada a

seguir.

Ag+|Ag Eº = 0,80 V Cu2+|Cu Eº = 0,34 V

Com base nas informações contidas na figura, estão

corretas as proposições:

01. A oxidação ocorre no eletrodo de cobre.

02. No circuito externo, os elétrons deslocam-se do

eletrodo de prata para o eletrodo de cobre.

04. O eletrodo de prata é o cátodo.

08. O potencial da célula nas condições descritas

acima é igual a 0,46 V

16.A célula acima pode ser representada por

Ag(s)|Ag+(aq) || Cu2+

(aq) |Cu(s) 13

02) Numa pilha Niº/Ni2+//Ag+/Agº, sabemos que o níquel

cede elétrons para o eletrodo de prata e, daí, para os

cátions prata (Ag+). Logo:

a) a equação da reação é:

b) o eletrodo de prata é o pólo negativo.

c) o eletrodo de prata será corroído.

d) o eletrodo de níquel irá aumentar.

e) a concentração de Ni2+ na solução irá aumentar.

ºNiAg2NiºAg2 2

E

PROTEÇÃO CATÓDICANa proteção de tubulações de ferro, para evitar a

corrosão, utiliza-se "ânodos de sacrifício".

Para a proteção contra corrosão de tubos metálicos, é comum o uso de eletrodos

de sacrifício (blocos metálicos conectados à tubulação). Esses blocos metálicos

formam com a tubulação uma célula eletroquímica que atua como ânodo de

sacrifício, fornecendo elétrons aos tubos metálicos para impedir sua corrosão,

conforme representado na figura a seguir.

Usando a tabela de potenciais-padrão de redução, considere as seguintes

afirmativas:

1. A reação química que ocorre no ânodo de sacrifício é a reação de oxidação.

2. Se a tubulação (metal 1) for de ferro, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser

feito de zinco.

3. Se a tubulação (metal 1) for de cobre, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser

feito de prata.

4. O metal usado no eletrodo de sacrifício será o agente redutor na reação

eletroquímica.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.

b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.

c) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.

d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.

e) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras.X

Um corpo metálico quando exposto ao ar e à umidade pode sofrer um

processo de corrosão (oxidação), o que pode deixá-lo impróprio para a

função a que se destinava.

a) Uma das formas de se minimizar este processo é a "proteção catódica":

prende-se um "metal de sacrifício" no corpo que se deseja proteger do

processo de oxidação.

Suponha que você deseja fazer a proteção catódica de uma tubulação

em ferro metálico. Qual das substâncias da tabela abaixo você

usaria? Justifique.

Potenciais padrão de redução:

O cátion do metal de sacrifício deve possuir menor potencial de redução

que o cátion Fe +2, portanto devemos utilizar magnésio como protetor

catódico, uma vez que o metal magnésio tem maior potencial de oxidação

que o metal ferro, o que o leva a sofrer a oxidação.

As latas de conserva são compostas pela chamada folha-de-

flandres (liga de ferro e carbono), recoberta por uma camada de

estanho, para a sua proteção. Deve-se evitar comprar latas

amassadas, porque, com o impacto, a proteção de estanho pode

romper-se, o que leva à formação de uma pilha, de modo que a

conserva acaba sendo contaminada.

Dados: Fe 2+ + 2e - → Fe E = - 0,44 V

Sn 2+ + 2e - → Sn E = - 0,14 V

A respeito deste assunto, assinale o que for correto.

(01) A reação da pilha produz quatro elétrons.

(02) O ferro da folha de flandres oxida mais facilmente que a

camada de estanho.

(04) Quando uma lata é amassada, o ferro torna-se catodo da

reação.

(08) A reação da pilha é Sn 2+ + Fe → Sn + Fe 2+

2 + 8 = 10

ELETRÓLISE

A Eletrólise Ígnea

É o processo de decomposição de uma substância iônica fundida por meio da passagem de corrente

elétrica.

NaCl Na+ + Cl-

Cátodo - Na+ + e- Na0

Ânodo - Cl- - e- ½Cl2

Na+ + Cl- Na0 + ½ Cl2

ELETRÓLISE AQUOSA

Eletrólise aquosa com eletrodos inertes

Eletrólise aquosa é a eletrólise que se processacom o eletrólito em solução. Além da ionizaçãoou dissociação do eletrólito, deve-se considerara ionização da água em H+ e OH-. Assim, ocátion do eletrólito “compete” com H+ e oânion do eletrólito “compete” com OH-.

FILA PARA DESCARGA NO CÁTODO - PÓLO NEGATIVO(DESCARGA DE CÁTIONS)

Alc+1 Alc.T+2 Al+3 H+1 Zn+2 Fe+2 Pb+2 Cu+2 Ag+1 Au+3

ordem de descarga aumenta

FILA PARA DESCARGA NO ÂNODO - PÓLO POSITIVO(DESCARGA DE ÂNIONS)

F- Ânions oxigenados (OH)- Ânions orgânicos Ânions não oxigenados

ordem de descarga aumenta

CONSIDERAÇÕES

1) A descarga de um cátion produz o metal correspondente ou o hidrogênio gasoso

2 e- + Fe+2 Fe2 e- + 2 H+1 H2(g)

2) A descarga de um ânion simples libera o próprio elementoCl- Cl2 + 2 e-

3) A descarga da oxidrila libera água e oxigênio gasoso

2 (OH)- H2O + ½ O2 + 2 e-

1) Os produtos que podem ser obtidos nas eletrólises

das soluções aquosas de cloreto de sódio e nitrato

de cálcio são, respectivamente:

a) gases hidrogênio e cloro; gases hidrogênio e

oxigênio.

b) gases hidrogênio e cloro; gás hidrogênio e cálcio.

c) gás cloro e sódio; gases nitrogênio e oxigênio.

d) gás hidrogênio e sódio; cálcio e nitrogênio.

e) apenas gás cloro; apenas oxigênio.

A

02) A partir do experimento abaixo (numa solução

aquosa de Na2SO4), foram feitas as seguintes

afirmações:

I. A e B são respectivamente O2(g) e H2(g).

II. A e B são respectivamente H2O(g) e H2S(g).

III. Forma-se 2 vezes mais B do que A.

IV. B é um gás inflamável.

V. O gás A é muito tóxico.

Assinale a alternativa que retrata as afirmações

incorretas.

a) I e III.

b) I e IV.

c) II e V.

d) IV e V.

C

03) Sobre a eletrólise de uma solução aquosa de NaCl,

qual das afirmações abaixo é INCORRETA:

a) há formação de H2 no cátodo

b) há formação de NaOH

c) há formação de Cl2 no ânodo

d) há produção de sódio metálico

e) o H+ da água se reduz a H2.

D

ELETRÓLISE COMELETRODOS ATIVOS

Eletrólise com eletrodos reativos

Neste caso quem sofre a oxidação ( perda de elétrons ) é o próprio ânodo ( eletrodo

positivo ).

Isso ocorre porque o eletrodo tem mais facilidade para se oxidar que os ânions do

eletrólito.

Eletrólise do CuSO4 com eletrodos

de cobre em solução aquosa

Ionização:

CuSO4 + 2 H2O --> Cu +2 + SO4-2 + 2 H + + 2 OH -

No ânodo: O cobre tem mais facilidade para perder elétrons que os ânions presentes

Cu 0 - 2 elétrons --> Cu +2

No cátodo: Entre os cátions Cu+2 e H+ a facilidade do cobre em receber elétrons é maior, ocorrendo a descarga do íon Cu +2

Cu +2 + 2 elétrons --> Cu0

As etapas finais de obtenção do cobre a partir da calcosita, Cu‚S,

são, seqüencialmente:

I. ustulação (aquecimento ao ar).

II. refinação eletrolítica (esquema adiante).

a) Escreva a equação da ustulação da calcosita.

b) Descreva o processo da refinação eletrolítica, mostrando o que

ocorre em cada um dos pólos ao se fechar o circuito.

c) Indique, no esquema dado, o sentido do movimento dos elétrons

no circuito e o sentido do movimento dos íons na solução durante o

processo de eletrólise.

a) Cu2S (s) + O2 (g) → 2 Cu (s) + SO2 (g)

b) O processo de refinação eletrolítica consiste na eletrólise de

uma solução aquosa de sulfato de cobre II usando-se dois

eletrodos: um no ânodo composto de cobre impuro e outro no

cátodo de cobre puro.

No ânodo ocorre a oxidação do cobre segundo a equação química:

Cu 0 (s) → 2e - + Cu +2 (aq)

No cátodo ocorre a redução do íon Cu +2 segundo a equação

química:

Cu +2 (aq) + 2e - → Cu 0 (s)

c) Observe a figura a seguir

GALVANIZAÇÃO

Ato de recobrir uma superfície de metal com uma camada fina de outro metal.

Processo usado para proteger objetos metálicos contra corrosão ou para

melhorar sua aparência.

GALVANIZAÇÃO

PROCEDIMENTO

1. Objeto a ser recoberto como cátodo.2. O metal que irá recobri-lo como ânodo.

3. Solução aquosa deverá conter um sal desse metal.

4.Ocorre a migração do metal do ânodo ( que se desgasta) para o cátado onde ocorre a

eletrodeposição.

GALVANIZAÇÃO

Galvanização é um dos processos industriais mais utilizados na

proteção à corrosão de materiais metálicos, e se processa por meio

eletrolítico. Em materiais ferrosos como pregos e parafusos, por

exemplo, são eletrodepositados íons de zinco. Analise as

afirmativas que se seguem sobre o processo acima descrito e

marque a opção correta.

I. A eletrodeposição é um processo espontâneo.

II. No par zinco-prego exposto em meio agressivo, o zinco atua

como cátodo.

III. Durante a eletrólise, a massa de zinco eletrodepositada no prego

é proporcional à carga elétrica.

a) Apenas I está correta.

b) I e II estão corretas.

c) Apenas II está correta.

d) II e III estão corretas.

e) Apenas III está correta.X

ELETRÓLISE QUANTITATIVALEIS DE FARADAY

1º Lei de Faraday

A massa da substância eletrolisadaé diretamente proporcional à carga elétrica que

Atravessa o sistema.

m = K1 . Q m = K1 . i. t

ELETRÓLISE QUANTITATIVALEIS DE FARADAY

2º Lei de Faraday

A massa da substância eletrolisada é Diretamente proporcional a seu equivalente-grama

m = K2 . E

ELETRÓLISE QUANTITATIVALEIS DE FARADAY

Equação Geral da Eletrólise

E. i. tm =

96500

1 F = 96500 C = 1 mol de elétrons →m = E

IMPORTANTE

01) O esquema abaixo consiste em uma placa de ouro mergulhada

em uma solução do íon desse metal. Nessa mesma solução

encontra-se também mergulhado um anel de alumínio que se deseja

banhar com ouro (processo de eletrodeposição), sendo o sistema

ligado a um gerador. A partir desse esquema, são feitas as seguintes

afirmações:

I. a placa de ouro deve ser conectada ao pólo positivo do

gerador;

II. o anel de alumínio atua como o catodo do sistema;

III. durante o processo a placa de ouro sofre oxidação;

IV. a cada 1,8 . 1021 elétrons que circulam na célula eletrolítica, a

massa do anel é aumentada em aproximadamente 0,197 g.

São corretas as afirmações:

a) I e II, apenas

b) I e III, apenas

c) II e III, apenas

d) II, III e IV, apenas

e) I, II, III e IV ANEL PLACADE

OUROSOLUÇÃO DE

NITRATO DE OURO III

E

02) Na eletrólise de uma solução aquosa de sulfato

cúprico, quantos gramas de cobre metálico são

libertados por 9.650 coulombs?

a) 3,17

b) 6,34

c) 9,61

d) 31,7

e) 63,5

2 X 96500 Coulombs --- 63,5 gramas de Cobre

9650 Coulombs ----- X

X = 3,175 gramas de cobre

03) Para a deposição eletrolítica de 11,2 gramas de um

metal cuja massa atômica é 112 u, foram necessários

19.300 Coulomb.

Portanto o número de oxidação do metal é:

Dado: faraday = 96.500 C

a) + 1

b) + 2

c) + 3

d) + 4

e) + 5

11,2 gramas ----- 19300 Coulomb

112 gramas ----- X

X = 193000 Coulomb

1 mol de elétrons ----- 96500 Coulomb

X mols de elétrons ----- 193000 Coulomb

X = 2 mols de elétrons

03) Considere 96.500 C como a carga elétrica relativa a 1 mol de

elétrons. Assim, é correto afirmar que, na eletrólise ígnea do cloreto

de cálcio, pela passagem de oito Amperes de eletricidade, durante

cinco horas, deposita-se no catodo, aproximadamente, a seguinte

massa de metal:

a) 10 g.

b) 20 g.

c) 30 g.

d) 40 g.

e) 50 g.

Q = i. t

Q = 8 . 18000

Q = 144000 C

40 gramas de cálcio ----- 2 x 96500 C

X gramas de cálcio ------ 144000 C

X = 29,8 gramas de cálcio