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30/11/2011 1 Eletroquímica Prof. Dr. José Ginaldo Silva Júnior Novembro/2011 [email protected] Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - ALAGOAS 1 Na antiguidade (Tales de Mileto): O termo “âmbar” (élektron, em grego) foi aplicado a corpos que, quando esfregados com pele de carneiro, atraíam pequenos fragmentos de palha e de madeira. Quando vidro era esfregado com seda (ocorriam forças opostas às do âmbar). Distinguiram-se 2 variedades de fluidos elétricos: vítreo e resinoso 1 Introdução 2 Em 1747 Benjamim Franklin propôs a teoria de um fluido: corpos atritados entre si adquirem um excesso ou uma deficiência de fluido elétrico, dependendo de suas atrações relativas pelo mesmo. Convenção: Tipo vítreo: + (fluído em excesso) Tipo resinoso: (deficiência de fluído) 3

Eletroquímica - files.monitoriadequimica.webnode.ptfiles.monitoriadequimica.webnode.pt/200000130-94504954a2/7... · famosa “pilha”. Placas consecutivas de Ag, Zn e tecido umedecido

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30/11/2011

1

Eletroquímica

Prof. Dr. José Ginaldo Silva Júnior

Novembro/2011

[email protected]

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - ALAGOAS

1

Na antiguidade (Tales de Mileto):

O termo “âmbar” (élektron, em grego) foi

aplicado a corpos que, quando esfregados com pele

de carneiro, atraíam pequenos fragmentos de palha e

de madeira.

Quando vidro era esfregado com seda

(ocorriam forças opostas às do âmbar).

Distinguiram-se 2 variedades de fluidos

elétricos: vítreo e resinoso

1 Introdução

2

Em 1747 � Benjamim Franklin propôs a teoria de um

só fluido: corpos atritados entre si adquirem um

excesso ou uma deficiência de fluido elétrico,

dependendo de suas atrações relativas pelo mesmo.

Convenção:

Tipo vítreo: + (fluído em excesso)

Tipo resinoso: – (deficiência de fluído)3

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2

Luigi Aloisius Galvani 1737-1798

Em 1786 � Luigi Galvani

realizou uma experiência com

pernas de rã e descobriu a

condução da eletricidade.

Galvani denominou o fenômeno

de “eletricidade animal” e

acreditava ser característica

apenas de tecidos vivos.

“Eletricidade animal”

4

5

Alessandro Volta (1745 – 1827)

Origem da eletricidade a partir dos metais

Volta descobriu que a

eletricidade poderia ter

origem inanimada.

Em 1800 construiu sua

famosa “pilha”.

Placas consecutivas de

Ag, Zn e tecido

umedecido em solução

salina.

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3

1813:

Michael Faraday realizou

uma série de pesquisas que

constituíram os fundamentos da

eletroquímica e do

eletromagnetismo.

Usou termos como:

eletrodo, eletrólito, eletrólise,

íon, ânion e cátion para

descrever esses processos.

7

É a área da química que concerne a inter-

relação entre efeitos químicos e elétricos.

É o ramo da química que estuda a relação

entre a reação química e a energia elétrica.

É o estudo das relações entre a eletricidade e

as reações químicas (reações de oxirredução), 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.

Definição

8

Estudar as modificações causadas pela

passagem de uma corrente elétrica em um

sistema e a produção de energia elétrica a partir

de reações químicas.

O estudo da eletroquímica fornece-nos uma

visão de assuntos diversos como a fabricação de

baterias, a espontaneidade de reações, a

corrosão de metais e a galvanização elétrica.

Objetivos

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DISPOSITIVOS � armazenamento e/ou

conversão de energia

Aplicações

CORROSÃO ELETRODEPOSIÇÃO

PROCESSOS INDUSTRIAIS

CINÉTICA SÍNTESES BIOQUÍMICA

ANÁLISES TERMODINÂMICA

10

Essas aplicações requerem a

compreensão dos princípios fundamentais

das reações que ocorrem no eletrodo e

das propriedades elétricas da interface

eletrodo-solução.

11

Reação eletroquímica � é um processoquímico heterogêneo que envolve transferência deelétrons através da interface de uma fase sólida oulíquida (ELETRODO) e uma fase adjacente(SOLUÇÃO).

Sistema eletroquímico � é formadobasicamente por SOLVENTE, ELETRÓLITO eELETRODOS. A combinação destes componentesinflui decisivamente no comportamento da reaçãoeletroquímica.

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2 Reações de oxirredução

São as reações que ocorrem com a

transferência de elétrons.

Os processos de oxidação e redução ocorrem

ao mesmo tempo, isto é, não há oxidação sem

redução e a quantidade de elétrons envolvidas nas

duas transformações é sempre a mesma.

13

A substância que torna possível que uma outra

seja oxidada é chamada agente oxidante. O agente

oxidante remove elétrons de outra substância,

adquirindo-os para si mesmo; portanto, o agente

oxidante é reduzido.

Analogamente, um agente redutor ou um redutor é

uma substância que fornece elétrons, fazendo assim

com que outra substância seja reduzida. O agente

redutor é oxidado no processo. 14

Exemplos:

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O Zn adicionado ao HCl produz areação espontânea

Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

O número de oxidação do Znaumentou de 0 para 2+.

O número de oxidação do H reduziu de1+ para 0.

O Zn é oxidado a Zn2+ enquanto o H+ éreduzido a H2.

O H+ faz com que o Zn seja oxidado e éo agente de oxidação.

O Zn faz com que o H+ seja reduzido e éo agente de redução.

Observe que o agente de redução éoxidado e o agente de oxidação éreduzido. 16

2H2(g) + O2(g) ���� 2H2O(g)

17

Oxidação

Quando um átomo, íon ou molécula se tornamais positivamente carregado (isto é, quando perdeelétrons), dizemos que ele foi oxidado. A perda deelétrons por uma substância é chamado oxidação. Otermo oxidação é usado porque as primeirasreações desse tipo a ser completamente estudadasforam as reações com oxigênio. Muitos metaisreagem diretamente com o O2 no ar para formaróxidos metálicos. Nessas reações, o metal perdeelétrons para o oxigênio, formando um compostoiônico de íon metálico e íon óxido.

3 Oxidação e Redução

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Redução

Quando um átomo, íon ou molécula se torna

mais negativamente carregado (ganha elétrons),

dizemos que ele é reduzido. O ganho de elétrons

por uma substância é chamado de redução.

20

Quando um reagente perde elétrons,

outros tem de ganhá-los; a oxidação de uma

substância é sempre acompanhada pela

redução de outra, já que elétrons são

transferidos entre elas, as reações só ocorrem

aos pares.

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O conceito de números de oxidação (tambémchamado de estados de oxidação) foi desenvolvidovisando ser uma maneira simples de informaçãosobre os elétrons em reações.

O número de oxidação de um átomo em umasubstância é a carga real do átomo se ele for umíon monoatômico; de outra forma, é a cargahipotética assinalada ao átomo usando um conjuntode regras. A oxidação ocorre quando há aumentono número de oxidação; a redução, quando hádiminuição no número de oxidação.

4 Número de oxidação

22

i. Para um átomo na sua forma elementar o número de oxidação ésempre zero.

ii. Para qualquer íon monoatômico o número de oxidação é igual acarga do íon.

iii. O número de oxidação do oxigênio normalmente é -2. Exceções nosperóxidos (H2O2): -1; superóxidos (Na2O4): -1/2; e fluoreto (OF2): +2

iv. O número de oxidação do hidrogênio é +1, quando ligado a não-metais, e -1 quando ligado a metais.

v. O numero de oxidação dos metais alcalinos é +1.vi. O número de oxidação dos metais alcalinos terrosos é +2.vii. Os halogênios têm número de oxidação -1 na maioria dos compostos

binários.viii. A soma dos números de oxidação de todos os átomos em um

composto neutro é zero.ix. A soma dos números de oxidação em um íon poliatômico é igual à

carga do íon.

23

Exemplo 1: Determine o estado de oxidação doenxofre em cada um dos seguintes itens: a) H2S; b)S8; c) SCl2; d) Na2SO3; e) SO4

2-.

Exemplo 2: Qual é o estado de oxidação doselementos em destaque em cada um dos seguintesitens: a) P2O5; b) NaH; c) Cr2O7

2-; d) SnBr4; e) BaO2?

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Exemplo 3: A bateria de níquel-cádmio (nicad), uma“pilha seca” usada em dispositivo que funcionamcomo bateria, usa a seguinte reação redox paragerar eletricidade:

Identifique as substâncias oxidadas e reduzidas e,também, o agente oxidante e o agente redutor.

Exemplo 4: Identifique os agentes oxidante eredutor na seguinte equação de oxirredução:

25

26

5 Balanceamento de equação de oxirredução

Quando balanceamos uma equaçãoquímica, devemos obedecer à lei daconservação da massa: a quantidade decada elemento deve ser a mesma em ambosos lados da equação.

À medida que balanceamos as reaçõesde oxirredução, existe um exigênciaadicional: os elétrons recebidos e doadosdevem estar balanceados.

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5.2 Semi-reações

Equação Geral

Semi-reações

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5.2 Balanceamento método semi-reação

� Divida a equação em duas semi-reaçõesincompletas: oxidação, redução.

� Faça o balanceamento de cada semi-reação:� Balancear outros elementos (H e O).� Balancear átomos de O adicionandoH2O.� Balancear átomos de H adicionando H+.� Balanceamento de carga adicionando e-ao lado com a maior carga positiva total.

29

� Multiplique cada semi-reação por umnúmero.

� Some as duas semi-reações.

� Confira a equação tendo certeza de queexiste o mesmo número de átomos de cadatipo e a mesma carga total em ambos oslados.

30

6 Células voltaicas

A energia liberada em uma reaçãoredox espontânea pode ser usada pararealizar trabalho elétrico.

Uma célula voltaica (ou galvânica)é um dispositivo no qual a transferênciade elétrons ocorre pelo caminho externoem vez de diretamente entre osreagentes.

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(a) Placa de Zinco (Zn) em Sulfato de Cobre (CuSO4).

Se uma fita de Zn écolocada em uma soluçãode CuSO4, o Cu édepositado no Zn e o Zndissolve-se formando Zn2+.

31

À medida que ocorre aoxidação, o Zn é convertido emZn2+ e 2e-. Os elétrons fluemno sentido do anodo onde elessão usados na reação deredução.

Espera-se que o eletrodo de Znperca massa e que o eletrodode Cu ganhe massa.

(b) Depósito de cobre.

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John Frederic Daniel (1790 - 1845)

Pilha de Daniel

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Visão molecular dos processos do eletrodo

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7 Representação da pilha

A pilha é representada por símbolos oufórmulas das espécies químicas que reageme que são formadas. Representação pilha deDaniel.

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8 FEM de pilhas

Os processos químicos que constituemqualquer célula voltaica são espontâneos.

Os elétrons fluem do anodo de umacélula voltaica para o catodo devido àdiferença na energia potencial.

A energia potencial dos elétrons é maisalta no anodo que no catodo, e eles fluemespontaneamente por um circuito externo doanodo para o catodo.

39

A água flui espontaneamente numaqueda d´água devido a diferença deenergia potencial.

Igualmente, os elétrons fluem doanodo de uma célula voltaica para ocatodo devido à diferença na energiapotencial.

O fluxo de elétrons do anodo para ocatodo é espontâneo.

Os elétrons fluem do anodo para ocatodo porque o catodo tem umaenergia potencial elétrica mais baixado que o anodo.

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A diferença de potencial entre doiseletrodos em uma célula voltaica fornece aforça diretora que empurra os elétrons porum circuito externo.

Essa diferença de potencial de força

eletromotriz (provoca o movimento doelétron) ou fem.

41

A fem de uma pilha (Ecel) é tambémchamada potencial da célula.

Para qualquer reação de célulaespontânea (célula voltaica) o potencial dacélula será positivo.

A fem de uma célula voltaica emparticular depende das reações especificasque ocorrem no catodo e no anodo, dasconcentrações dos reagentes e produtos e datemperatura.

42

As células funcionam sob condiçõespadrão:

� Concentração de 1,0 mol.L-1 para osreagentes e produtos na solução� Pressão de 1 atm para os que são gases.

Nas condições padrão a fem échamada fem-padrão ou potencial padrão dacélula, sendo representado por Eo

cel.

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9 Potenciais-padrão de redução

O potencial da célula voltaica dependedas semi-células(catodo e do anodo).

Atribuiremos um potencial padrão paracada semi-célula individual e usaremos essespotenciais para determinar Eocel.

O potencial da célula é a diferença entredois potenciais de eletrodo, um associado aocatodo e o outro ao anodo.

44

A semi-reação de referência é aredução de H+(aq) a H2(g) sob condiçõespadrão, ao qual é atribuído um potencialpadrão de redução de exatamente 0 V.

Um eletrodo desenvolvido para produziressa semi-reação é chamado eletrodo-padrão de hidrogênio (EPH).

45

• Fio de platina conectado aum pedaço de lamina deplatina coberto com platinafinamente dividida.• Gás hidrogênio sobcondições padrão (1 atm)• Solução contendo H+(aq)de 1,0 mol.L-1.

O EPH

Os potenciais padrão de redução, E°red sãomedidos em relação ao eletrodo padrão dehidrogênio (EPH).

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Uma célula voltaica usando EPH e umeletrodo padrão de Zn2+/Zn

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Potenciais padrão de redução em água a 25 oC.

Potenciais de redução na Tabela Periódica

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Em qualquer célula voltaica, a semi-reação docatodo é a mais alta na escala, e a diferença entre os doispotenciais padrão de redução é o potencial da célula.

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Potenciais padrão de redução relacionados àshabilidades das substâncias em funcionar como agentesoxidantes ou redutores.

Podemos usar a equação de Nernst para produzir umacélula que tem uma fem baseada apenas na diferençade concentração.

Um compartimento consistirá de uma soluçãoconcentrada, enquanto o outro tem uma soluçãodiluída.Exemplo: Ni2+(aq) 1,00 mol/L e Ni2+(aq) 1,00 ×10-3

mol/L.

A célula tende a igualar as concentrações do Ni2+(aq) emcada compartimento.

A solução concentrada tem que reduzir a quantidade deNi2+(aq) (para Ni(s)), logo, deve ser o catodo.

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10 Efeito da concentração na fem da pilha

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Gerações sucessivas vêm buscando odesenvolvimento de fontes portáteis e eficientes deenergia eletrica para diversos usos:

Tração

Veículos de exploraçãoDispositivos de navegação

Suprimento de energia em áreas remotas

Alimentação de utilitários domésticos

Rádios transistorizados

Sistemas elétricos portáteis Iluminação

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11 Pilhas e Baterias

� Motor de combustão interna

� Turbina a gás

� Dispositivos de alimentação solar

� As baterias e células a combustível

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Tipos de fontes de energia

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� Pilha são os aparelhos que transformam emcorrente elétrica a energia produzida por umareação química.� Pilha é uma célula constituida por duassemicélulas, uma é o ânodo e a outra é ocátodo.

� Bateria é a reunião de pilhas ouacumuladores elétricos.� Bateria é uma conjunto de células ligadasem série, intercalando-se pares ánodo–cátodo. 55

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� Alta eficiência termodinâmica

� Tempos de resposta curto

� Pequena emissão de poluentes

� Simplicidade mecânica de construção

� Boa relação potência/peso

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Vantagens

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“Sob condições apropriadas, a energia

livre química associada a uma determinada

reação pode ser convertida em energia

elétrica, freqüentemente com uma eficiencia

extremamente alta”

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Princípio fundamental das baterias

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Bateria primária � já vem carrregadas, não podem

ser recarregadas e são descartadas quando se

esgotam. os eletrodos são consumidos durante o

processo de descarga

� tempo de vida limitado

� não podem ser recarregadas

Exemplo: baterias comerciais para uso geral

� ânodo de Zn

� cátodo de MnO2

61

Tipos de Baterias

Foram aperfeiçoadas na II Guerra Mundial.Sob esta denominação são classificados todos

os sistemas eletroquímicos que fornecem trabalhoelétrico útil a partir de reagentes contidos no seuinterior. Uma vez esgotados estes reagentes, osistema é descartado.No Brasil, as baterias primáriassão conhecidas como pilhas.

Dividem-se em:a)Tradicional “célula de leclanché” ou zinco-carbono

– eletrólito de cloreto de zinco.b)Pilhas alcalinas – eletrólito alcalino (KOH)c)Célula de zinco-cloreto – eletrólito é um meio

amoniacal contendo KOH.62

63

Bateria secundária (acumulador) � precisam

ser carregadas antes de serem usados pela

primeira vez; como são recarregáveis, podem

ser reutilizadas. pode ser recarregada pela

ocorrência da reação eletroquímica no sentido

inverso.

Exemplo: bateria de chumbo-ácido usada em

veículos

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Pilha tradicional – zinco carbono

Inventada em 1860George Leclanché (1839 – 1882)Ânodo: Zn(s) Zn2+(aq) + 2eCátodo: 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) + 2e Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)Reação global: Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2NH3+(aq) Zn2+(aq) + MN2O3(s) +2 NH3(aq) + H2O(l)

64

Pilhas alcalinas

É um aperfeiçoamento da pilha de leclanché.O eletrólito é alcalino – KOHOs processos nos eletrodos são irreversíveis

Cátodo: 3 MnO2 + 2H2O + 4e Mn3O4 + 4OH-Ânodo: Zn + 2 OH- ZnO + ZnO + H2O + 2eReação global: 3 MnO2 + 2 Zn Mn3O4 + 2 ZnO

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As reações podem ser reversíveisNúmero de ciclos descarga/carga entre

1000-1500No Brasil, a denominação comum para

esse tipo de sistema é bateria.

As mais comuns são:

a)Baterias de níquel

b)Baterias tradicionais de chumbo/ácido

c)Baterias de zinco/mangânes66

Baterias Secundárias

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Baterias de Níquel

Essas pilhas secundáriassão muito utilizadas emeletrodomésticos.

Apresentam alta toxidez.Nesses sistemas Ni é

empregado para montagem deum dos eletrodos.

O eletrolito é alcalino – KOHHá dois tipos principais: Ni-

Cd e Ni-MH.67

Eletrodo de Ni

Usado em ambas as baterias. É o eletrodo positivo –cátodo

O Ni é tem a forma de esponja ou de lâmina sinterizada– local onde o hidroxido de níquel se deposita. A reação é aseguinte:Eletrodo de níquel: NiOOH + H2O + e Ni(OH)2 + OH-

Eletrodo de Cádmio

É o eletrodo negativo. Há dois tipos principais: osempastados e os de cádmio sinterizado.

Eletrodo de cádmio: Cd + 2 OH- Cd(OH)2 +2eEletrodo de Hidreto metálico (MH)

É o eletrodo negativo. Utilizam-se ligas metálicas queformam hidretos com hidrogênio e libera reversivelmente naforma de gás.

Eletrodo de MH: Liga(H) + OH- Liga + H2O +e 68

Bateria de chumbo ácido

1859 – Raymond Gaston Plante (1834-1889)•Veículos elétricos•Fonte auxiliar nos veículos movidos por motoresa combustão•Em diversos tipos de No-breaks•Videos filmadoras portáteis metálico – Pb.

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Eletrodo de dióxido de chumbo

É o eletrodo positivo.Plante – mais empregado para fins indústriais; formado atravésda ciclagem eletroquímica de uma placa de chumbo metálicaem solução de ácido sulfurico.Faure – construídos de pasta de dióxido de chumbo sobre umagrade de chumbo metálico ( mais outro metal –Sb, Ca, Sr).Tubular- empacotado me dióxido de chumbo embebido emácido súlfurico no interior de um tubo poroso formado pormaterial fibroso inerte.

Reação: PbO2 + 4H+ + SO42- +2e � PbSO4 + H2O

Eletrodo de chumbo

É o eletrodo negativoÉ fabricado pelos métodos de Plante e Faure

Reação: Pb + SO42- � PbSO4 + 2e 70

Células a combustível

São conversores de energia química emenergia elétrica.

A reação na célula é uma verdadeirareação de combustão – um combustivel éoxidado (normalmente H2) e o oxigênio éreduzido.

Combustiveis diferentes é necessária umareforma (gás natural, metanol, etanol, biogásAs células mais avançadas são as de ácidofosfórico, KOH, Nafion, carbonatos fundidos eóxidos sólidos. 71

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Presente

Futuro

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O uso de polímeros condutores em eletrodos para baterias

consiste nos processos redox � dopagem / desdopagem

Polímeros condutores podem ser repetidamente ciclados

ELETRODOS REVERSÍVEIS

BATERIAS RECARREGÁVEIS

À princípio, estes polímeros podem ser usados como

���� ânodos (explorando seus processos de redução ou

dopagem tipo -n)

Baterias limpas

74

� Difusão e migração dos íons solvatados

� Dessolvatação e inserção de íons dos íons

Li+ na vacância estrutural

� Movimento dos íons Li+ no interior da rede

hospedeira

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Princípio de funcionamento – baterias polímero / Li

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As baterias Li-PPi não são competitivas com as

baterias Ni-Cd já estabelecidas no mercado

Desvantagens � baixa densidade de energia

� alta velocidade de descarga

Vantagens � flexibilidade na geometria e design

� baixo custo

� estabilidade ao ambiente76

Faturamento da indústria

77

São compostas por metais pesados, tais como Hg,

Pb, Cu, Ni, Zn, Cd e Li. Esses metais são

perigosos para o ambiente e a saúde humana.

Depois de descartados, os seus componentes podem

infiltrar-se no solo e atingir os lençóis de água

subterrânea, entrando assim, no ecossistema dos

rios e dos mares, sendo incorporados na cadeia

alimentar, aumentando a sua concentração nos

seres vivos.

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Problemas ambientais

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Toxicidade

� Pb - disfunção renal e anemia;

� Hg - estomatites, problemas renais, sistema

nervoso;

� Zn - doenças pulmonares;

� Mn - sistema imunológico.

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Dicas para usar corretamente pilhas e baterias

�Colocar pilhas na geladeira não aumenta a carga, ao contrário, quando expostas ao frio ou calor o desempenho pode piorar.�Na hora de trocá-las em um equipamento, substitua todas ao mesmo tempo.�Retire-as se o aparelho for ficar um longo tempo sem uso, pois podem vazar.�Não misture pilhas diferentes (alcalinas e comuns, novas e usadas). Isso prejudica o desempenho e a durabilidade.�Prefira as pilhas e baterias recarregáveis ou alcalinas. Apesar de custarem um pouco mais, têm maior durabilidade.�Guarde as pilhas em local seco e em temperatura ambiente.�Nunca guarde pilhas e baterias junto com brinquedos, alimentos ou remédios.�Não exponha pilhas e baterias ao calor excessivo ou à umidade. Elas podem vazar ou explodir.�Pelas mesmas razões, não as incinere e, em hipótese alguma, tente abri-las.�Nunca descarte pilhas e baterias no meio ambiente e não deixe que elas se transformem em brinquedo para as crianças.�Evite comprar aparelhos portáteis com baterias embutidas não removíveis.�Compre sempre produtos originais. Não use pilhas e baterias piratas

Reciclagem

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Corrosão do ferro

Uma vez que E°red(Fe2+) < E°red(O2), o ferro pode ser oxidadopelo oxigênio.

Catodo: O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l).

Anodo: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-.

O oxigênio dissolvido em água normalmente provoca a oxidação de ferro.

O Fe2+ inicialmente formado pode ser ainda mais oxidado a Fe3+, que forma a ferrugem, Fe2O3

. xH2O(s).

A oxidação ocorre no local com a maior concentração de O2.

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Prevenindo a corrosão do ferro

O zinco protege o ferro uma vez que o Zn é o anodoe Fe é o catodo:

Zn2+(aq) +2e- → Zn(s), E°red = -0,76 V

Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s), E°red = -0,44 V

Com os potenciais padrão de redução acima, o Zn émais facilmente oxidável do que o Fe.

A corrosão pode ser impedida através dorevestimento do ferro com tinta ou um outro metal.

O ferro galvanizado é revestido com uma finacamada de zinco.

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Para a proteção do encanamento subterrâneo, um anodo de sacrifício é adicionado.

O tubo de água é transformado no catodo e um metal ativo é usado como o anodo.

Freqüentemente, o Mg é usado como o anodo de sacrifício:

Mg2+(aq) +2e- → Mg(s), E°red = -2,37 V

Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s), E°red = -0,44 V

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É o processo em que se utilizaenergia elétrica para realizar uma reaçãode oxirredução não espontânea.

A eletrólise, em geral, é realizada emsistemas constituídos por uma bateria oupilha, uma cuba eletrolítica e doiseletrodos inertes. Esse processo é muitoutilizado em indústrias, na produção demetais alcalinos, alcalinos terrosos, gáshidrogênio e gás cloro.

14 Eletrólise

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As células voltaicas são baseadasnas reações de oxirredução espontâneas.

Contrariamente, é possível usar aenergia elétrica para fazer com quereações redox não espontâneas ocorram.

Os processos produzidos por umafonte externa de energia elétrica sãochamados reações de eletrólise eocorrem em células eletrolíticas.

89

90

Eletrólise de soluções aquosas

Podemos efetuar a eletrólise em soluçãoaquosa. Para um eletrólitoCA � C+ + A-

Além dos íons resultantes da dissociação iônicado eletrólito, temos H+ e OH- provinientes da auto-ionização da água. Ocorre uma disputa para adescarga nos eletrodos.

Desta forma, para saber quem descarregaprimeiro, devemos analisar a prioridade de descargaem relação ao cátion H+ e ao anion OH-, semprepresente na solução

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Aspectos quantitativos da eletrólise

A estequiometria de uma semi-reação mostraquantos elétrons são necessários para atingir umprocesso eletrolítico. Para qualquer semi-reação, aquantidade de uma substância reduzida ou oxidadaem uma célula eletrolítica é diretamente proporcionalao número de elétrons transmitidos à célula. Aquantidade de carga que passa pelo circuito elétrico,como o de uma célula eletrolítica, é geralmentemedida em Coulomb. A carga em um mol de elétrons é96.500 C (1 Faraday).

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