Eletrólise kelvin

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Eletrólise kelvin

  1. 1. Eletroquímica - Eletrólise
  2. 2. 01 - Introdução Ocorre à custa de trabalho elétrico. A eletrólise consome energia livre É todo processo químico não espontâneo (ΔG > 0) provocado por corrente elétrica. Eletrólise ELETRÓLISE NÃO ESPONTÂNEO
  3. 3. O PAI DA ELETRÓLISE Michael Faraday Meados do séc. XIX
  4. 4. APLICAÇÕES DA ELETRÓLISE Produção de metais como... Alumínio
  5. 5. Ferro galvanizado Prateamento de talheres
  6. 6. Cromagens
  7. 7. Sódio metálico Cloro gasoso PRODUTOS PRINCIPAIS DO NaCl
  8. 8. 02 – Mecanismo da eletrólise GERADOR ELÉTRONS + – ELÉTRONS Na0 (s) Na+ (aq) Na+ (aq) Na0 (s) Cl0 (s) Cl0 (s) Cl - (aq) Cl - (aq) Cuba eletrolítica meio contendo uma substância XY  Pólo positivo  Ânodo  Descarrega os ânions  Ocorre oxidação  Semi-reação do ânodo 2Cl– (aq) →Cl2 + 2 e–  Pólo negativo  Cátodo  Descarrega os cátions  Ocorre redução  Semi-reação do cátodo Na+ (aq) + e–→Na0 (s)
  9. 9. Estudaremos dois tipos de eletrólise: Eletrólise Ígnea: É a eletrólise da substância fundida. Eletrólise Aquosa: É a eletrólise da substância em solução aquosa.
  10. 10. 03 – Eletrólise ígnea Eletrólise ígnea do sulfeto de alumínio. dissociação iônica: reação catódica: reação anódica: reação global: Aℓ2S3(s) → Aℓ+3 (ℓ)+ S-2 (ℓ)2 3 Aℓ+3 (ℓ) + 3e– → Aℓ0 (ℓ) S-2 (ℓ) → S0 (ℓ) + 2e– Aℓ2S3(s) → 2Aℓ0 (ℓ) + 3S0 (ℓ) x 2 x 3 2 6 2 3 3 6
  11. 11. Eletrólise ígnea do cloreto de sódio. NaCl dissociação iônica: reação catódica: reação anódica: reação global:
  12. 12. Eletrólise ígnea do brometo de magnésio. MgBr2 dissociação iônica: reação catódica: reação anódica: reação global:
  13. 13. 04 – Eletrólise da água. Ionização da água: 2H2O(l) 2H+ (aq) + 2OH- (aq) reação catódica: 2H+ (aq) + 2e– H2(g) reação global: H2O(l) H2(g) + ½O2(g) reação anódica: 2OH- (aq) 2e– + H2O + ½O2(g)
  14. 14. 04 – Eletrólise em solução aquosa. Na eletrólise aquosa teremos a presença de “ DOIS CÁTIONS “ e “ DOIS ÂNIONS “ Neste caso teremos que observar a “ ORDEM DE DESCARGA DOS ÍONS ”
  15. 15. ORDEM DE DESCARGA CÁTIONS ÂNIONS Alcalinos F- Alcalinos terrosos Oxigenados( SO4 -2, NO3 -...) Alumínio (Al3+) OH- H+ HSO4 - Mn2+, Zn2+, Fe2+... Ânions orgânicos Cu2+, Ag+, Au3+... Não – oxigenados ( Cl-, Br-, I-) Facilidade
  16. 16. ELETRÓLISE AQUOSA DO NaCl Dissociação do NaCl: NaCl → Na+ + Cl - Autoionização da água: H2O → H+ + OH- Semirreação no cátodo: 2 H+ + 2e- → H2 Semirreação no ânodo: 2 Cl - → Cl2 + 2e- Reação global: 2 NaCl - + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl2 solução cátodo ânodo
  17. 17. ASPECTOS QUANTITATIVOS DA ELETRÓLISE Quanto vale 1 mol de elétrons? 1 mol = 6,02.1023 partículas ( elétrons ). Que carga corresponde a esse valor? ROBERT MILLIKAN (1909) MICHAEL FARADAY (1834) Carga do elétron = 1,6.10 -19 C (coulomb). 1 elétron ----- 1,6.10-19 C x = 96500C 1 mol = 6,02.1023 elétrons ----- x 1 mol de elétrons transporta 96500 C = 1 F Considere a produção de cloro gasoso na Eletrólise ígnea. 2Cℓ - → Cℓ2 + 2 e- 1 mol 2 mol de e-
  18. 18. “A massa (m) de substância produzida ou consumida numa reação de eletrólise é diretamente proporcional à quantidade de carga(Q) que atravessa o eletrólito”. LEI DE FARADAY m = k.Q Q = i.tonde
  19. 19. APLICAÇÃO 1. Uma peça de bijuteria recebeu um “banho de prata”(prateação) por um processo eletrolítico. Sabendo que nessa deposição o Ag+ se reduz a Ag e que a quantidade de carga envolvida no processo foi de 0,01 faraday, qual é a massa de prata depositada? ( Ag = 108g/mol-1) 1mol de e- 1mol Ag+ + e- Ag 0,01 F ---------------- x 1 F ------------- 108 g x = 1,08 g de Ag.
  20. 20. APLICAÇÃO 2. Se considerarmos que uma quantidade de carga igual a 9.650 C é responsável pela deposição de cobre quando é feita uma eletólise de CuSO4(aq), Qual será a massa de cobre depositada? (Cu=64g/mo/-1). 2mol de e- 1mol Cu+2 + 2e- Cu 9650 C ------- x 2 x 96500 C ------- 64 g x = 3,2 g de Cu
  21. 21. APLICAÇÃO 3. Em uma pilha de flash antiga, o eletrólito está contido em uma lata de zinco, que funciona como um dos eletrodos. Que massa de Zn é oxidada a Zn 2+ durante a descarga desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos, envolvendo uma corrente de 5,36 . 10-1 A? (Zn = 65g/mol-1) 1mol 2 mol de e- Zn Zn+2 + 2e- 65 g --------------- 2 x 96500 C x = 3,25 . 10-1 g de Zn i = 5,36 . 10-1 A t = 30x60 = 1800s Q = it Q = 5,36 . 10-1 x 1800 Q = 965 C. x --------------- 965 C
  22. 22. APLICAÇÃO 4. Qual é o volume de gás cloro, medido nas CNTP, na eletrólise ígnea de NaCℓ após 1 min 40 s, com uma corrente de intensidade igual a 9,65 A? 1mol 2 mol de e- 2Cℓ- Cℓ2 + 2e- 22,4 L --- 2 x 96500 C V = 0,112 L i = 9,65 A t = 1 x 60 + 40 = 100s Q = it Q = 9,65 . 100 Q = 965 C. V --- 965 C
  23. 23. Na eletrólise de uma solução de AgNO3, foi utilizada uma corrente de 20 A durante 9650 s. Calcule o número de mols de prata depositados no cátodo. Calcule o volume de hidrogênio, na CNPT, obtido a partir da redução do H+ no cátodo quando passa pela cuba uma corrente de 20 A durante 5 minutos. Faça você

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