Olá caros leitores hoje iremos apresentar sobre eletroquímica, fique atento:
A eletroquímica é o ramo da química que trabalha com o uso de reações químicas espontâneas para produzir eletricidade, e com o uso da eletricidade para forçar as reações químicas não-espontâneas acontecerem.
Em casa, na escola e no escritório, acionamos diversos parelhos com
um simples toque no botão, acendemos lâmpadas, ligamos rádios, televisores e
computadores, aparelhos de ar condicionado, geradores e microondas. Todo esse
conforto é devido à eletricidade. Mas o que é a eletricidade, ou melhor, a corrente elétrica que circula em um fio metálico? Hoje sabemos que é um fluxo (isto é,
um movimento ordenado) de elétrons que transitam pelo fio e que esse fluxo pode
realizar certo trabalho, como acender uma lâmpada, movimentar um motor, etc. E
como se produz corrente elétrica?
Há dois processos principais:
• pelos geradores elétricos (dínamos e alternadores),
que transformam energia mecânica em
energia elétrica;
• pelas pilhas e baterias,
que transformam energia química em energia elétrica.
Os geradores elétricos podem ser movidos pela queda de água, por um
motor diesel ou pelo vapor de água em alta pressão gerado em uma caldeira (que
pode ser aquecida pela queima de madeira, de carvão, de óleo combustível ou
pela energia nuclear). A energia elétrica assim produzida segue, através de
fios, até o consumidor final. As pilhas e baterias produzem energia elétrica à custa
de reações de oxi-redução, como veremos neste capítulo. A grande vantagem das
pilhas e baterias é que elas representam uma energia elétrica “transportável”, já
que podemos carregá-las para onde quer que se façam necessárias. A desvantagem
é que a quantidade de energia elétrica produzida é sempre pequena em relação ao
tamanho e ao peso das pilhas e baterias (esse fato limita, por exemplo, o uso
de carros elétricos alimentados exclusivamente por baterias).
É ainda importante, no início deste capítulo, salientar que:
• nas pilhas ocorrem reações químicas que produzem corrente
elétrica;
• na eletrólise, acontece o inverso, ou seja, é a corrente elétrica
que provoca uma reação química.
Dizemos portanto que:
Eletroquímica é o estudo das reações
químicas que produzem corrente elétrica ou são
produzidas pela corrente
elétrica.
Equações de oxi-redução:
As reações estudadas são particularmente reações de oxi-redução.A chave para escrever e balancear equações de reações redox é considerar os processos de redução e oxidação separadamente. Demonstramos então as semireações de ambos os processos.
Abordaremos os fenômenos da oxi-redução, porque são indispensáveis
para a compreensão dos fenômenos da Eletroquímica.
Conceitos de oxidação, redução,
oxidante e redutor Na formação de uma ligação iônica, um dos
átomos cede definitivamente elétrons para o outro.
Por exemplo:
Dizemos, então, que o sódio sofreu oxidação
(perda de elétrons) e o cloro sofreu redução (ganho
de elétrons). Evidentemente, os fenômenos de oxidação e redução são sempre simultâneos e constituem a chamada reação
de oxi-redução ou redox. São exatamente essas trocas de elétrons que explicam os fenômenos
da Eletroquímica.
Assim, dizemos, resumidamente, que:
• Oxidação é a perda de elétrons.
• Redução é o ganho de elétrons.
• Reação de oxi-redução é quando há transferência de elétrons.
No exemplo dado (Na+ + Cl- à
NaCl), a oxidação do sódio foi provocada pelo cloro, por isso chamamos o
cloro de agente oxidante ou simplesmente oxidante , e a redução do cloro foi
O FeCl2 é também chamado redutor, pois esse composto encerra umátomo de
ferro, que irá ceder um elétron para o cloro.
Resumindo:
• Oxidante é o elemento ou substância que provoca oxidações (ele próprio irá
reduzir-se).
• Redutor é o elemento ou substância que provoca reduções (ele próprio irá
oxidar-se).
Conceito de número de oxidação (Nox.)
No
caso dos compostos iônicos, chama-se número
de oxidação (Nox.) a própria carga elétrica do íon, ou seja, o número de elétrons que o átomo
realmente perdeu ou ganhou. Então:
E no caso dos compostos covalentes? Nesse caso, não há um átomo que
perde e outro que ganha elétrons, já que os átomos estão apenas compartilhando
elétrons. Entretanto podemos estender o conceito de número de oxidação também
para os compostos covalentes, dizendo que é a carga
elétrica que
teoricamente o átomo iria adquirir se houvesse quebra da ligação covalente,
ficando os elétrons com
o átomo mais eletronegativo. Por exemplo, sabemos
que no HCl o cloro é
mais eletronegativo que o hidrogênio e, em conseqüência, atrai o par eletrônico
covalente para o seu lado.
Assim, se por alguma influência externa a ligação H — Cl for rompida, o cloro ficará com o par
eletrônico antes compartilhado (na representação abaixo, a linha tracejada
representa essa ruptura):
Pilhas:
As pilhas, conhecidas também por células galvânicas, são dispositivos nos quais uma reação química espontânea é usada para gerar uma corrente elétrica.Uma pilha consiste de dois eletrodos, ou condutores metálicos, e um ou dois eletrólitos, um meio condutor iônico. Uma das células galvânicas
cujo funcionamento é mais simples de entender é a pilha de Daniell baseada na reação:
Os átomos de Zn são convertidos em Zn2+ em um dos compartimentos, liberando elétrons para o circuito externo, como mostra a semirreação de oxidação:
Dizemos então, que o eletrodo de zinco é o pólo negativo ou ânodo.Os elétrons transferidos do Zn passam através do circuito externo até o outro compartimento, onde os íons Cu2+ são convertidos em Cu como mostra a semirreação de redução:
oxidação e de redução nos fornece a equação geral da pilha:
As duas soluções eletrolíticas são ligadas através de uma ponte salina fechando o circuito interno. Essa ponte nada mais é que um tudo contendo uma solução de um sal que não interfere no processo, KCl por exemplo. Ela impede o acúmulo de cargas elétricas nas soluções eletrolíticas permitindo a migração dos íons de uma semicélula à outra.Após um tempo de funcionamento da pilha notamos no ânodo a corrosão da chapa de zinco e o aumento da concentração de íons Zn2+na solução. No cátodo observa-se deposição de cobre metálico e uma diminuição da concentração de íons Cu2+na solução.
A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) propôs uma maneira esquemática para representar uma cela galvânica que permite descrever de modo rápido e simples esse tipo de dispositivo. Para a pilha de Daniell:
TIPOS DE PILHAS:
Pilhas secas:
São as pilhas utilizadas em rádios, lanternas, brinquedos etc. Constituídas por um invólucro de zinco (ânodo); um bastão de grafite revestido de uma mistura de carvão em pó e dióxido de manganês (cátodo) e uma pasta úmida de cloreto de amônio, cloreto de zinco e água (eletrólito).
Pilhas alcalinas:
São semelhantes às pilhas secas. A diferençaé que a mistura eletrolítica contem um eletrólito alcalino, geralmente hidróxido de potássio, no lugar do cloreto de amônio.Uma das vantagens dessa pilha sobre as pilhas secas comuns é que não se forma a camada de amônia ao redor do cátodo de grafite, evitando a redução drástica de voltagem.Outra vantagem é sua vida média, de cinco a oito vezes maior.
Bateria de automóvel:
É uma associação de pilhas ligadas em série. A bateria de 12 V consiste na associação de seis pilhas cada uma fornecendo 2 V.Cada pilha é formada por placas de chumbo (ânodo) e placas de óxido de chumbo IV (cátodo), mergulhadas em solução de ácido sulfúrico.
Fonte: http://www.ufjf.br/cursinho/files/2012/05/Apostila-de-Qu%C3%ADmica-III-63.1072.pdf
Feltre, Ricardo, 1928- .
Química / Ricardo Feltre. — 6. ed. —São Paulo : Moderna, 2004.
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