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Eletroquimica

O documento discute conceitos fundamentais de eletroquímica, incluindo: 1) A conversão espontânea e não espontânea de energia química em elétrica; 2) Os componentes de uma célula eletroquímica como eletrodos, ânodo, cátodo e eletrólitos; 3) Diferentes tipos de pilhas como a pilha de Daniell e a pilha de Leclanché.

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ELETROQUÍMICA


 PROFESSORA : ADRIANNE MENDONÇA
 A eletroquímica estuda o aproveitamento da
  transferência de elétrons entre diferentes
  substâncias para converter energia química em
  energia elétrica e vice-versa.

 Pilhas: conversão espontânea de energia química
  em elétrica.

 Eletrólise: conversão não espontânea de energia
  elétrica em química.
Nomenclatura Eletroquímica
A seguir está descrita a nomenclatura hoje utilizada no estudo
   da eletroquímica
a) ELETRODOS: São assim chamadas as partes metálicas que
   estão em contato com a solução dentro de uma célula
   eletroquímica.
b) ÂNODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica
   que circula numa célula ENTRA na solução.
c) CÁTODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica
   que circula numa célula DEIXA a solução.
d) ELETRÓLITOS: São assim chamadas todas as soluções que
            CONDUZEM a corrente elétrica.
e) ÍONS: São assim chamadas as partículas carregadas que se
    movimentam na solução.
OBS. Lembrando que o sentido convencionalmente adotado para
 a corrente elétrica é o sentido oposto ao da movimentação
 dos elétrons, ânodo e cátodo podem ser redefinidos como
 segue:
 ÂNODO: Eletrodo do qual saem os elétrons para o circuito
  externo da célula.
CÁTODO: Eletrodo no qual entram os elétrons através do
  circuito externo da célula.


f) CÉLULA ELETROQUÍMICA: Todo sistema formado por um
  circuito externo que conduza a corrente elétrica e interligue
  dois eletrodos que estejam separados e mergulhados num
  eletrólito.
 ”Resuminho”:

 Redução: ganho de elétrons ( diminuição de Nox)

  Oxidação: perda de elétrons ( aumento de Nox)

Redutor: fornece elétrons e se oxida (Nox aumenta)

Oxidante: recebe elétrons e se reduz (Nox diminui)

           O redutor reduz o oxidante

           O oxidante oxida o redutor
Pilhas 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 "Potencial de 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 estiverem as duas juntas.
Alessandro Giuseppe Volta


           Este físico italiano, foi um
           dos    precursores        dos
           estudos     de     fenômenos
           elétricos e conseguiu gerar
           eletricidade por meio de
           reações químicas.
Volta construiu um estranho
aparelho com moedas de cobre,
discos de zinco e discos de feltro
banhados com uma solução ácida,
que servia para produzir com
continuidade um movimento de
cargas elétricas através de um
condutor. Esse aparelho era
chamado pilha porque as moedas
de cobre, os discos de feltro e os
discos de zinco eram empilhados
uns sobre os outros.
PILHA DE DANIELL

 O químico inglês John Frederic Daniell construiu
 uma pilha diferente, substituindo as soluções
 ácidas utilizadas por Volta - que produziam
 gases tóxicos – por soluções de sais tornando as
 experiências com pilhas menos arriscadas.
Observe as situações:


      (I)               (II)
Nesse processo ocorrem duas semi-reações:
PILHA DE DANIELL
PILHA DE DANIELL
Esquema :
PILHA DE DANIEL
Célula Eletr oquímica

    No eletrodo de Zn ocorre a seguinte reação:



 
 
    No eletrodo de Cu ocorre a seguinte reação:




    Reação Global:
 ”Resuminho”:
Atenção:

 Oficialmente, por convenção mundial, as pilhas
 são representadas da seguinte maneira:
Ponte salina

 A finalidade da ponte salina é manter os dois
  eletrodos eletricamente neutros através da
  migração de íons (corrente iônica).
PILHA DE LECLANCHÉ




O  MnO2  triturado  e  mesclado  com  o  carvão,  constitui  em   
conjunto com a barra de grafite o eletrodo positivo e a pasta de 
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                               São semelhantes à de Leclanché. As principais
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                               A mistura eletrolítica contém KOH ou NaOH,
                               ao invés de NH4Cl

O ânodo é feito de zinco altamente poroso, que permite uma oxidação
mais rápida em relação ao zinco utilizado na pilha seca comum.
Comparando-as com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais
caras, mantêm a voltagem constante por mais tempo e duram cinco vezes
mais.
 Porqu ser qu aspil asal inasduammaisqu ascomu
      e á e h cal r                    e      ns???

Nas pilhas alcalinas, o meio básico faz com que o eletrodo de zinco sofra
um desgaste mais lento, comparado com as pilhas comuns que possuem
um caráter ácido.
SABENDO MAIS...
   Porque uma bateria de automóvel (chumbo) dura tanto tempo?

Em uso contínuo, a bateria de chumbo duraria poucas horas, mas no automóvel, ela
é recarregada pelo gerador, através da aplicação de uma diferença de potencial
superior a da bateria em sentido contrário (eletrólise).


 É correto colocar água na bateria de
 chumbo?
As constantes recargas efetuadas pelo gerador na bateria de chumbo, causa
também a decomposição da água da solução da bateria, por isso, periodicamente
coloca-se água destilada


  Quando a bateria de chumbo fica totalmente descarregada?
  Durante a descarga da bateria o ácido sulfúrico é consumido, com isso a
  concentração e a densidade da diminuem gradativamente. Quando a densidade
  atinge valores inferiores a 1,20g/mL, a bateria está praticamente descarregada.
SABENDO MAIS...

Depois que a pilha comum para de funcionar (descarrega) ela pode ser
recarregada e voltar a funcionar novamente?

Não. Porque a pilha de Leclanché não é recarregável (semi-reação de redução
irreversível). A pilha cessa seu funcionamento quando todo o dióxido de manganês é
consumido.



Se colocarmos uma pilha gasta na geladeira ela é recarregada?

Não, ela volta a funcionar durante algum tempo, porque a baixa temperatura faz
com que o gás amônia seja removido, o que não significa que ela foi recarregada.
SABENDO MAIS...
 Será que a pilha comum dura mais se intercalar períodos de uso e de
 repouso?

Sim. Pois ao utilizar continuamente a pilha, os gases formados: hidrogênio e gás
amônia impedem o fluxo de cargas elétricas fazendo com que a corrente caia.
Retirando a pilha do aparelho, após um certo tempo ela irá funcionar, pois as
bolhas gasosas formadas serão desfeitas.



E na água quente a pilha é recarregada?

Recarregada não, mas o aumento de temperatura irá favorecer a perda de elétrons,
fazendo com que ela funcione por mais algum tempo.

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  • 1. ELETROQUÍMICA PROFESSORA : ADRIANNE MENDONÇA
  • 2.  A eletroquímica estuda o aproveitamento da transferência de elétrons entre diferentes substâncias para converter energia química em energia elétrica e vice-versa.  Pilhas: conversão espontânea de energia química em elétrica.  Eletrólise: conversão não espontânea de energia elétrica em química.
  • 3. Nomenclatura Eletroquímica A seguir está descrita a nomenclatura hoje utilizada no estudo da eletroquímica a) ELETRODOS: São assim chamadas as partes metálicas que estão em contato com a solução dentro de uma célula eletroquímica. b) ÂNODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica que circula numa célula ENTRA na solução. c) CÁTODOS: São os eletrodos pelo qual a corrente elétrica que circula numa célula DEIXA a solução. d) ELETRÓLITOS: São assim chamadas todas as soluções que CONDUZEM a corrente elétrica. e) ÍONS: São assim chamadas as partículas carregadas que se movimentam na solução.
  • 4. OBS. Lembrando que o sentido convencionalmente adotado para a corrente elétrica é o sentido oposto ao da movimentação dos elétrons, ânodo e cátodo podem ser redefinidos como segue: ÂNODO: Eletrodo do qual saem os elétrons para o circuito externo da célula. CÁTODO: Eletrodo no qual entram os elétrons através do circuito externo da célula. f) CÉLULA ELETROQUÍMICA: Todo sistema formado por um circuito externo que conduza a corrente elétrica e interligue dois eletrodos que estejam separados e mergulhados num eletrólito.
  • 5.  ”Resuminho”: Redução: ganho de elétrons ( diminuição de Nox) Oxidação: perda de elétrons ( aumento de Nox) Redutor: fornece elétrons e se oxida (Nox aumenta) Oxidante: recebe elétrons e se reduz (Nox diminui) O redutor reduz o oxidante O oxidante oxida o redutor
  • 6. Pilhas 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 "Potencial de 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 estiverem as duas juntas.
  • 7. Alessandro Giuseppe Volta Este físico italiano, foi um dos precursores dos estudos de fenômenos elétricos e conseguiu gerar eletricidade por meio de reações químicas.
  • 8. Volta construiu um estranho aparelho com moedas de cobre, discos de zinco e discos de feltro banhados com uma solução ácida, que servia para produzir com continuidade um movimento de cargas elétricas através de um condutor. Esse aparelho era chamado pilha porque as moedas de cobre, os discos de feltro e os discos de zinco eram empilhados uns sobre os outros.
  • 9. PILHA DE DANIELL  O químico inglês John Frederic Daniell construiu uma pilha diferente, substituindo as soluções ácidas utilizadas por Volta - que produziam gases tóxicos – por soluções de sais tornando as experiências com pilhas menos arriscadas.
  • 11. Nesse processo ocorrem duas semi-reações:
  • 15. Célula Eletr oquímica No eletrodo de Zn ocorre a seguinte reação:     No eletrodo de Cu ocorre a seguinte reação: Reação Global:
  • 17. Atenção:  Oficialmente, por convenção mundial, as pilhas são representadas da seguinte maneira:
  • 18. Ponte salina  A finalidade da ponte salina é manter os dois eletrodos eletricamente neutros através da migração de íons (corrente iônica).
  • 19. PILHA DE LECLANCHÉ O  MnO2  triturado  e  mesclado  com  o  carvão,  constitui  em    conjunto com a barra de grafite o eletrodo positivo e a pasta de  NH4Cl mais o eletrodo de Zn constituem o eletrodo negativo. 
  • 22. PILHA SECA ALCALINA ou PILHA COMUM ALCALINA São semelhantes à de Leclanché. As principais diferenças são:  A mistura eletrolítica contém KOH ou NaOH, ao invés de NH4Cl O ânodo é feito de zinco altamente poroso, que permite uma oxidação mais rápida em relação ao zinco utilizado na pilha seca comum. Comparando-as com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais caras, mantêm a voltagem constante por mais tempo e duram cinco vezes mais. Porqu ser qu aspil asal inasduammaisqu ascomu e á e h cal r e ns??? Nas pilhas alcalinas, o meio básico faz com que o eletrodo de zinco sofra um desgaste mais lento, comparado com as pilhas comuns que possuem um caráter ácido.
  • 23. SABENDO MAIS... Porque uma bateria de automóvel (chumbo) dura tanto tempo? Em uso contínuo, a bateria de chumbo duraria poucas horas, mas no automóvel, ela é recarregada pelo gerador, através da aplicação de uma diferença de potencial superior a da bateria em sentido contrário (eletrólise). É correto colocar água na bateria de chumbo? As constantes recargas efetuadas pelo gerador na bateria de chumbo, causa também a decomposição da água da solução da bateria, por isso, periodicamente coloca-se água destilada Quando a bateria de chumbo fica totalmente descarregada? Durante a descarga da bateria o ácido sulfúrico é consumido, com isso a concentração e a densidade da diminuem gradativamente. Quando a densidade atinge valores inferiores a 1,20g/mL, a bateria está praticamente descarregada.
  • 24. SABENDO MAIS... Depois que a pilha comum para de funcionar (descarrega) ela pode ser recarregada e voltar a funcionar novamente? Não. Porque a pilha de Leclanché não é recarregável (semi-reação de redução irreversível). A pilha cessa seu funcionamento quando todo o dióxido de manganês é consumido. Se colocarmos uma pilha gasta na geladeira ela é recarregada? Não, ela volta a funcionar durante algum tempo, porque a baixa temperatura faz com que o gás amônia seja removido, o que não significa que ela foi recarregada.
  • 25. SABENDO MAIS... Será que a pilha comum dura mais se intercalar períodos de uso e de repouso? Sim. Pois ao utilizar continuamente a pilha, os gases formados: hidrogênio e gás amônia impedem o fluxo de cargas elétricas fazendo com que a corrente caia. Retirando a pilha do aparelho, após um certo tempo ela irá funcionar, pois as bolhas gasosas formadas serão desfeitas. E na água quente a pilha é recarregada? Recarregada não, mas o aumento de temperatura irá favorecer a perda de elétrons, fazendo com que ela funcione por mais algum tempo.