Eletroquimica

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Everaldo da Cruz
Nº9

Equilíbrio Químico

Duque de Caxias
2011

Eletroquímica

Atualmente, em cada parte que se olhe, a eletroquímica se faz presente. Desde a rede elétrica que abastece as nossas casas, até as pilhas usadas em lanternas. Desde a bateria de celulares, passando por processos de galvanização, produção industrial de alumínio, notebooks etc. O mundo precisa da energiaelétrica emais ainda de produzi-la.
Como a energia elétrica é produzida? Como podemos usá-la na química?

PILHAS
Em 1800, o físico italiano Alessandro Volta construiu a primeira pilha elétrica, “empilhando” discos de cobre e zinco alternados e separados por pedaços de tecido embebido em ácido sulfúrico. Desse modo, ele conseguiu produzir eletricidade sob a forma de uma corrente que fluicontinuamente. Construindo pilhas de vários metais, constataremos que cada pilha fornecerá diferentes voltagens, também chamadas de força eletromotriz (fem) ou diferencial de potencial (ddp). Isso nos obriga a escolher um “padrão de referência”, o padrão escolhido foi o Eletrodo Padrão de Hidrogênio – EPH.
O esquema do EPH está abaixo. Por ser o padrão, convencionou-se que sua ddp seria OV (zero volt); dessemodo, os outros eletrodos têm a sua voltagem estabelecida em relação a ele. Liga-se um eletrodo a ter a o seu potencial determinado ao EPH e faz-se a leitura no voltímetro. A voltagem indicada corresponde ao eletrodo a ser analisado (lembrando que a ddp do EPH é zero).

Após confrontar os elementos em relação ao EPH, obtemos a “Tabela de Potenciais-Padrão dos Eletrodos”; onde se lista ospotenciais de oxidação (Eº) dos elementos, medidos em volts. Alguns potenciais-padrão são mostrados a seguir:
POTENCIAL DE
REDUÇÃO | REAÇÃO | POTENCIAL DE
OXIDAÇÃO |
–2,36 V | Mg  Mg+2 + 2e– | 2,36 V |
–1,66 V | Al  Al+3 + 3e– | 1,66 V |
–0,76 V | Zn  Zn+2 + 2e– | 0,76 V |
–0,44 V | Fe  Fe+2 + 2e– | 0,44 V |
–0,25 V | Ni  Ni+2 + 2e– | 0,25 V |
–0,14 V | Sn  Sn+2 + 2e– | 0,14 V |
–0,13 V| Pb  Pb+2 + 2e– | 0,13 V |
0,00 V | H2  2H+ + 2e– | 0,00 V |
0,34 V | Cu  Cu+2 + 2e– | –0,34 V |
0,80 V | Ag  Ag+ + e– | –0,80 V |
1,50 V | Au  Au+3 + 3e– | –1,50 V |
Pilhas, propriamente ditas, são dispositivos eletroquímicos que transformam reações químicas em energia elétrica. Cada substância possui uma maior ou menor tendência de perder elétrons; tendência esta chamada de “Potencialde Oxidação”. Deste modo, uma substância X que tenha um potencial de oxidação maior que uma substância Y, irá perder seus elétrons gradativamente para esta substância se colocarmos as duas juntas. Dizendo de outro modo: Como a substância Y tem menor tendência de perder elétrons que a substância X, a substância Y retirará elétrons da substância X; com isso, a substância X irá se oxidar (Oxidação =Perda de elétrons), enquanto que a substância Y irá se reduzir (Redução = Ganho de elétrons). E a passagem de elétrons de uma substância para a outra é que é a corrente elétrica.
Assim, podemos assegurar que a tendência do zinco (Zn) em perder elétrons é maior do que a do cobre (Cu). Com isso, o zinco se oxida (perde elétrons) enquanto que o cobre se reduz (ganha elétrons). Ora, não precisamosser grandes Alquimistas para deduzir que, para se produzir corrente elétrica, basta colocar em contato duas substâncias de potenciais de oxidação bem distantes (quanto mais distantes, melhor a produção de corrente). Deve-se salientar que o número de elétrons perdidos pela substância oxidada é exatamente igual ao número de elétron recebidos pela substância reduzida. Não ocorre nenhum “extravio” deelétrons, já que eles não saem para passear nem para ir ao shopping.
Podemos construir uma pilha bem simples: Em um recipiente (como um copo grande, por exemplo), adicione certa quantidade solução de sulfato de zinco (ZnSO4). Nesta solução, mergulhe uma vela de filtro (previamente serrada perto da extremidade por onde sairia a água filtrada) com solução de sulfato de cobre (CuSO4), ambas na...
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