Eletroquimica

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ELETROQUÍMICA


Eletroquímica é o ramo da química relativa ao estudo da relação entre a corrente elétrica e as reações químicas.


Os principais fenômenos estudados são:
Pilha: a produção de corrente elétrica através de uma reação química.
Eletrólise: a ocorrência de uma reação química pela passagem da corrente elétrica.
Os elementos envolvidos em uma reaçãoeletroquímica são caracterizados pelo número de elétrons que têm.

O número de oxidação de um íon é o número de elétrons que este aceitou ou doou quando comparado com seu estado neutro (que é definido como tendo número de oxidação igual a zero).

Se um átomo ou íon doa elétrons em uma reação, seu número de oxidação aumenta, se aceita um elétron seu número diminui.
A perda (doação) deelétrons de uma substância é chamada oxidação, e o ganho é conhecido como redução.


Uma reação na qual ocorrem oxidação e redução é chamada de reação redox.



Recordando oxidação e redução:

Zn0 Zn+2 + 2e- (oxidação do Zn0 : Zn perde elétrons)
Cu+2 + 2 e- Cu0 (redução do Cu+2 : Cu recebe elétrons)
Zn0 + Cu+2Cu0 + Zn+2
(reação de oxirredução: transferência de elétrons de uma espécie à outra).

A corrente que circula no meio reacional pode ter duas origens:

1- No próprio meio, quando então tem-se uma pilha eletroquímica.
2- Gerada por uma fonte elétrica externa, quando então tem-se uma célula eletrolítica (pela eletrólise).

ELETRÓLISE

As reações redox espontâneas podem serutilizadas para fazer dispositivos como pilhas e baterias.
No entanto,é possível usar energia elétrica para fazer com que sejam realizadas reações redox não espontâneas.
Tais reações redox, realizadas com auxílio da energia elétrica aplicada por meio de uma fonte externa, são chamadas de eletrólise (eletro=elétrons; lise=quebra) e são feitas em células eletrolíticas.
Consiste em uma reação deoxirredução não espontânea. É o inverso de uma pilha. Na eletrólise há a necessidade de uma fonte externa de corrente elétrica (contínua) para que uma reação não espontânea ocorra.
A eletrólise pode ser dividida em:
1- Eletrólise Ígnea - sem a presença de água;
2-Eletrólise Aquosa – com a presença de água.

1- ELETRÓLISE ÍGNEA
Uma reação não espontânea é feita passando uma corrente elétricaem uma massa fundida de um composto iônico, dentro de uma cuba eletrolítica.

Em um dos eletrodos ocorre oxidação (ânodo) e, em outro, redução (cátodo).
Tomando por exemplo a eletrólise ígnea do cloreto de sódio (NaCl), os íons positivos Na+ difundem-se em direção ao eletrodo negativo, e os íons Cl-, em direção ao eletrodo positivo; feito a temperatura acima de 8000 C.

❖ As reações queocorrem nos eletrodos são:


Semi-reação anódica: 2 Cl- (l ) Cl2 (g) + 2 e-
Semi-reação catódica: 2 Na+ (l ) + 2 e- 2 Na (s)
Reação Global : 2 Cl- (l ) 2 Na+ (l) Cl2 (g) + 2 Na (s)


No ânodo é produzido gás cloro Cl2 , e no cátodo,sódio (Na) metálico. Para confirmar que a eletrólise envolve uma reação global não espontânea, calcula-se a variação do potencial ∆E0 e verifica-se que ∆E0 < 0, isto é a reação é não espontânea. Consultando a tabela de potenciais de redução, a semi-reação de oxidação do Cl- tem E0 = -1,36 e a de redução do NA+ tem E0 = - 2,71. Portanto, ∆E0= -4,07 V.

Para que ocorra uma eletrólise é necessária apresença de íons livres. Um composto iônico, no estado sólido, não deve sofrer eletrólise, já que não possui íons livres.
– Normalmente os eletrodos utilizados são de grafite.
- O número de elétrons liberados no ânodo é sempre igual ao número de elétrons absorvidos no cátodo, em qualquer instante da eletrólise.

Eletrólise em Soluções Aquosas

Quando um eletrólito é dissolvido em água...
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