Eletroquímica (II)

Eletroquímica (II)

ELETRÓLISE

Ao contrário das pilhas, a eletrólise é um processo

não espontâneo.

ELETRÓLISE

Na eletrólise ocorre uma reação de oxi-redução não espontânea que consome corrente elétrica de uma bateria ligada ao sistema.

ELETRÓLISE

ELETRÓLISE X PILHA

1. ÂNODO a) Na pilha fornece elétrons, sinal (-); b) Na eletrólise recebe elétrons dos ânions do eletrólito, sinal (+).

2. CÁTODO

a) Na pilha recebe elétrons, sinal (+); b) Na Eletrólise fornece elétrons dos cátions do eletrólito, sinal (-).

ELETRÓLISE ÍGNEA

É o processo de decomposição de uma

substância iônica fundida por meio da passagem de

corrente elétrica.

ELETRÓLISE ÍGNEA

A eletrólise ígnea exige eletrodos inertes que possuam elevado ponto de fusão. Geralmente são usados a platina ou grafita.

A eletrólise do NaCℓ é um processo economicamente importante. O NaCℓ se funde à temperatura de 808 ºC.

NaCℓ(sólido) NaCℓ (líquido)

Ocorre, então, dissociação ...

NaCℓ Na1+ + Cℓ1-

ELETRÓLISE ÍGNEA

Os íons Cℓ1- se dirigem para o ânodo (pólo positivo), perdem seus elétrons e são transformados em gás cloro, Cℓ2 .

2 Cℓ1- Cℓ2 + 2e- (oxidação)

Os íons Na1+ se dirigem para o cátodo (pólo negativo), recebem um elétron e são transformados em sódio metálico (Na0).

* 2Na1+ + 2 e- 2 Na0 (redução)

*Duplica-se para igualar o número de elétrons na redução e na oxidação.

ELETRÓLISE ÍGNEA

Considerando-se . . .

2 NaCℓ(l) 2 Na1+(l)

+ 2 Cℓ1-(l)

2 Cℓ1-(l) Cℓ2(g) + 2 e- (oxidação)

2 Na1+(l) + 2 e- 2 Na0

(l) (redução)

A equação global da eletrólise é . . .

2 NaCℓ(l) Cℓ2(g) + 2 Na0(l)

No processo de eletrólise aquosa os íons em solução irão competir entre si para

descarregarem.

A+x

H+1 OH-1

B-y

(-) (+)

cátodo ânodo

e-e-

Fluxo de elétrons(corrente contínua)

ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA

Na+

H+1 OH-1

Cℓ -

(-) (+)

cátodo ânodo

e-e-No caso da solução de NaCℓ

existem íons Na+ e Cℓ–, provenientes da

dissociação do sal, e H+ e OH–, provenientes da

auto-ionização da água.

ELETRÓLISE DE NaCℓ(aq)


Tanto a água quanto o cloreto de sódio podem ionizar . . .

H2O(aq) → H+(aq) + OH -

(aq)

ou ...

NaCℓ (aq) → Na+(aq) + Cℓ -(aq)


Significa que temos teremos uma competição . . .

H2O(aq) → H+(aq) + OH -

(aq)

NaCℓ (aq) → Na+

(aq) + Cℓ -(aq)

Competição Competição


O que a experiência mostra?

O POLO NEGATIVO DESCARREGA EM PRIMEIRO LUGAR, O CÁTION DE REDUÇÃO MAIS FÁCIL

O POLO POSITIVO DESCARREGA EM PRIMEIRO LUGAR O ÂNION DE OXIDAÇÃO MAIS FÁCIL


Em igualdade de concentrações, o cátion "mais abaixo" DESCARREGA mais facilmente que cátions "mais acima" na tabela.

CÁTIONS DE METAIS ALCALINOS

CÁTIONS DE METAIS ALCALINOS TERROSOS

ALUMÍNIO Aℓ+3

HIDROGÊNIO H+

OUTROS METAIS COMO: Mn2+

Zn2+

Fe 2+

Pb 2+

METAIS NOBRES COMO: Cu 2+

Ag +

Hg 2+

Au 3+


Em igualdade de concentrações o ânion "mais acima" DESCARREGA mais facilmente do que ânion "mais abaixo".

Ânions não oxigenados como: Cℓ -, I -, S2-, HSO4

-

Ânions orgânicos como: R-COO –

OH - (hidróxido)

Ânions oxigenadas como : NO3-, SO4

2 - , PO4 3 -

F –


No ânodo onde ocorre a oxidação teremos:

2Cℓ -(aq) → Cℓ2 + 2e-

No cátodo onde ocorre redução teremos:

2e- + 2H+(aq) → H2

A reação global será:

NaCℓ(S) + H2O(l) → H2(g) + Cℓ2(g)+ Na+(aq)+ OH-

(aq)

No processo dessa eletrólise aquosa os íons em solução também irão competir entre si para descarregarem. No caso da solução de KI existem íons K+ e I–, provenientes da dissociação do sal,

e H+ e OH–, provenientes da auto-dissociação da água.

ELETRÓLISE do KI(aq)

ELETRÓLISE do KI(aq)

De forma semelhante, observando-se a

prioridade de descarga, na eletrólise do KI aquoso

há formação de H2(no cátodo) e I2(no ânodo) e liberação de Na+OH-(aq).

Experimento dos alunos Cassiane e Pedro.

ELETRÓLISE do NaOH(aq)

Por que, agora há liberação de H2(g) e O2(g)?

Qual a importância dessa reação, industrialmente?

Experimento das alunas Vitória e Gabriela.

ELETRÓLISE QUANTITIVA

Michael Faraday formulou duas leis que regem

o aspecto quantitativo da eletrólise

Michael Faraday(1791 — 1867)


A primeira lei de FARADAY

“A massa, “m”, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q,

que atravessa o circuito.”

m = K1.Q


Sabe-se (da Física) que . . .

Q = i . t

Substituindo na lei de Faraday, temos. . .

m = K1 . i . t

* i é a intensidade da corrente elétrica e t é o tempo de reação.


A segunda lei de FARADAY

“A massa, m, de uma substância, formada ou transformada numa eletrólise, é diretamente proporcional ao equivalente-grama, E,

dessa substância.”

m = K2.E


De forma semelhante ao raciocínio anterior . . .

Sabendo que m = K2.E

E que Q = i.t

Então . . .

m = K2.E.i.t

Associando as duas leis e considerando K=1/96500 teremos . . .


Constante de Faraday = 96500 C, ou seja, quantidade de carga elétrica transportada por 1 mol de elétrons (6,02 x 1023 elétrons).

ELETRÓLISE QUANTITIVA: EXEMPLIFICANDO

Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampère (A).Qual a

massa de prata depositada no cátodo?

Dado da tabela periódica: Ag = 108 g / mol

*Um mol de elétrons transferidos pela Ag.

1.ª parte


Uma solução de cloreto de prata é eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente elétrica de 1 ampère (A).Qual a

massa de prata depositada no cátodo?

Dado da tabela periódica: Ag = 108 g / mol

2.ª parte

*C = A . s

F I M

Colégio INEDIProf. Luiz Antônio Tomaz

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