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Prof Clauber
Ementa
CH
 68 h
 Objetivo:
 Introduzir os conceitos fundamentais da
eletroquímica.

Ementa
Termodinâmica eletroquímica
 Noções gerais sobre dupla camada elétrica e
seus principais modelos estruturais,
 cinética eletroquímica,
 exemplos de processos eletroquímicos:
 baterias e pilhas e
 corrosão.

Ementa


Noções sobre as principais técnicas
eletroquímicas:
 voltametrias
 voltametrias



de varredura de potencial e
de pulso.

Apresentação de experimentos eletroquímicos
elaborados pelos alunos como prática docente
no contexto do ensino médio de Química.


Bibliografia Básica:
 ATKINS, P. W. Físico-Química. 6.ed. Rio de
Janeiro: LTC, 1999. Vol. 1, 2 e 3.
 CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química.
Rio de Janeiro: LTC, 1986.
 MOORE, W. J. Físico-Química. São Paulo: Edgard
Blücher Ltda: EDUSP, 1976. Vol.1 e 2.
 BARD, A. J.; FAULKNER, L. R. Electrochemical
Methods: Fundamentals and Aplications. 2ª.ed.
New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001.


Bibliografia Complementar:
 BOCKRIS, J. O. M.; REDDY, A. K. N. Modern
Eletrochemistry. New York: Plenum, 1970. Vol 1 e 2.
 BRETT, A. M.; BRETT, C. M. A. Eletroquímica:
princípios, métodos e aplicações. Coimbra:
Almedina, 1996.
 DENARO, A. R. Fundamentos de Eletroquímica. São
Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1974.
 OLDHAM, K. B.; MYLAND, J. C. Fundamentals of
Electrochemical Science. New York: Academic Press,
1994.


Bibliografia Complementar:
 SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. Principles of
Instrumental Analysis. Philadelphia: Saunders,1998.
 TICIANELLI, E. A.; GONZALEZ, E. R. Eletroquímica. São Paulo:
EDUSP, 1998.
 WANG, J. Analytical Electrochemistry. New York: VCH, 1995.


Eletroquímica é o ramo da química preocupada
com a inter-relação dos efeitos elétricos e
químicos.



Uma grande parte deste campo lida com o
estudo das alterações químicas provocadas pela
passagem de uma corrente elétrica e da
produção de energia elétrica por meio de
reações químicas.
O campo da eletroquímica


Uma enorme variedade de fenômenos
diferentes (por exemplo, eletroforese e
corrosão),



Dispositivos (displays eletrocrômicos, sensores
eletroanalítica, baterias e células de
combustível) e



Tecnologias (a galvanização de metais e de
grande escala produção de alumínio e cloro).
História da Eletricidade e
Eletroquímica


A História da Eletricidade começa na
Antiguidade, a partir da Grécia Antiga.



Segundo Tales de Mileto, ao se esfregar um
pedaço de âmbar com pele de carneiro, era
possível observar que pedaços de palha eram
atraídos pelo âmbar.

Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-eeletroqumica_27.html
História da Eletricidade e
Eletroquímica


A palavra eléktron (ἤλεκτρον) significa âmbar
em grego.



Em relação ao seu desenvolvimento no Oriente,
especula-se que objetos encontrados no Iraque,
datados de 250 a.C., seriam utilizados como um
tipo de bateria.

Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-eeletroqumica_27.html
Galvani


No século XVIII, a partir de estudos, realizados
em coxas de rã descobriu que músculos e células
nervosas eram capazes de produzir eletricidade,
que ficou conhecida então como a eletricidade
galvânica.



Mais tarde, Galvani demonstrou que essa
eletricidade é originária de reações químicas.
http://www.art247.com/Photo/40108-Galvani-frog-Exp----4
Vídeo:
Experimento de Humphry
Davy


Foram decompostas soluções de vários sais
empregando a energia elétrica proveniente de

uma pilha,


tais como o isolamento do sódio e do potássio

de seus hidróxidos feita por Sir Humphry Davy
(1801)
Faraday


Realizou pesquisas e elaborou teorias que
constituíram os fundamentos da eletroquímica e
do eletromagnetismo.



Os estudos realizados sobre a eletrólise de
soluções de sais, ácidos e bases, serviram para
obter as leis básicas da eletrólise (1834),
relacionando a ação química produzida pela
corrente e a quantidade de eletricidade


Josiah Willard Gibbs demonstrou (1875) que a
possibilidade de uma reação química ocorrer
poderia ser avaliada pela diferença de potencial
em uma célula galvânica.



Walther Nernst (1889) estudou sistemas em
equilíbrio e relacionou o potencial da célula com
a concentração das substâncias químicas
utilizadas.


Svante Arrhenius (1887) explicou a condutância
elétrica de soluções em termos de migração de
íons e equilíbrio entre íons e moléculas.



Em 1923, Peter Debye (prêmio Nobel em
Química em 1936) e Erich Hückel explicaram a
condutância, o potencial eletroquímico e outras
propriedades de soluções iônicas.
O que é corrente elétrica?


A corrente elétrica é o movimento ordenado de
cargas elétricas, através de um condutor elétrico.



Ela pode ser definida como corrente elétrica real
(sentido do movimento dos elétrons) e corrente
elétrica convencional (consiste no movimento de
cargas positivas).

http://www.novafisica.net/conte
udo/cont-3-corrente3.htm
Condições para que ocorra uma
corrente elétrica num condutor


É necessário duas coisas fundamentais:
 uma

diferença de potencial, capaz de atrair os
elétrons e



um meio de propagação que permita sua
passagem.
O que ocorre dentro dos
condutores


Há muitos elétrons livres descrevendo um movimento
caótico, sem direção determinada.

Aplicação de
uma
diferença de
potencial
externo (ex.:
bateria)

Estabelecime
nto de um
campo
elétrico
interno

Os elétrons
passam a se
movimentar
numa certa
ordem

Estabelecime
nto de uma
corrente
elétrica
Tipos de corrente elétrica
Corrente contínua:
 É aquela cujo sentido se mantém constante.
Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha,
etc.
 Corrente alternada:
 É aquela cujo sentido varia alternadamente.
Ex: corrente usada nas residências.

Condutores - Soluções
Iônicas e Moleculares


Para que ocorra a corrente elétrica, é necessário
um meio de propagação que permita a
passagem dos elétrons.



O meio condutor pode ser qualquer meio
material (constituído por matéria).



Portanto, alguns são bons condutores e outros
são maus condutores (isolantes), ou seja, alguns
permitem facilmente a passagem dos elétrons,
outros dificultam e outros impedem.
Condução de corrente
elétrica em uma solução
Mas para uma solução permitir a condução de
corrente, uma coisa é fundamental:
 a presença de íons.
 Dessa forma, as substâncias iônicas (quando em
solução ou líquidas) liberam íons, portanto,
conduzem corrente elétrica.
 Já as substâncias moleculares (quando em
solução), se não sofrerem ionização não
conduzem corrente elétrica.

Condutores líquidos


São as soluções básicas, ácidas ou salinas.



Nestes condutores, a corrente elétrica é
constituída pelo movimento de íons em dois
sentidos (cátions no sentido de campo elétrico
negativo e ânions que se deslocam no sentido
oposto).



Estes condutores são chamados
 Eletrólitos.
Condutores gasoss


Os gases em geral são isolantes, mas, quando
ionizados tornam-se condutores.
Condutores sólidos
Normalmente os metais, como o ouro, a prata e
o cobre são citados como condutores
 Nos metais a corrente elétrica é constituída pelo
movimento de elétrons que vão passando de um
átomo a outro com grande facilidade,
deslocando-se em sentido oposto ao do campo.

E os outros Condutores
sólidos?


Já outros sólidos como a madeira, o papel e o
plástico são citados como não condutores, pois

não permitem a passagem de fluxo de elétrons,
ou deixam passar apenas um pequeno número
deles.


A primeira pilha foi criada em 1800, por
Alessandro Volta, que utilizava discos de cobre e
zinco, separadas por algodão embebido em
solução salina.



Os discos foram chamados de eletrodos, sendo
que os elétrons saiam do zinco para o cobre,
fazendo uma pequena corrente fluir.
Pilha de Volta. Fonte:
http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2006/Pilha_de_Daniel/pilha_de_Daniell.html
http://quimicanafacu.blogspot.com/2010/03/pilha-de-daniell.html
Em 1836, John Frederick Daniell construiu uma
pilha com eletrodos de cobre e zinco, mas cada
eletrodo ficava em uma cela individual, o que
aumentava a eficiência da pilha, pois ela possuia
um tubo que ligava as duas cubas, este tupo foi
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
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01 aula introdução eletroquímica

  • 2. Ementa CH  68 h  Objetivo:  Introduzir os conceitos fundamentais da eletroquímica. 
  • 3. Ementa Termodinâmica eletroquímica  Noções gerais sobre dupla camada elétrica e seus principais modelos estruturais,  cinética eletroquímica,  exemplos de processos eletroquímicos:  baterias e pilhas e  corrosão. 
  • 4. Ementa  Noções sobre as principais técnicas eletroquímicas:  voltametrias  voltametrias  de varredura de potencial e de pulso. Apresentação de experimentos eletroquímicos elaborados pelos alunos como prática docente no contexto do ensino médio de Química.
  • 5.  Bibliografia Básica:  ATKINS, P. W. Físico-Química. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. Vol. 1, 2 e 3.  CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química. Rio de Janeiro: LTC, 1986.  MOORE, W. J. Físico-Química. São Paulo: Edgard Blücher Ltda: EDUSP, 1976. Vol.1 e 2.  BARD, A. J.; FAULKNER, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Aplications. 2ª.ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001.
  • 6.  Bibliografia Complementar:  BOCKRIS, J. O. M.; REDDY, A. K. N. Modern Eletrochemistry. New York: Plenum, 1970. Vol 1 e 2.  BRETT, A. M.; BRETT, C. M. A. Eletroquímica: princípios, métodos e aplicações. Coimbra: Almedina, 1996.  DENARO, A. R. Fundamentos de Eletroquímica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1974.  OLDHAM, K. B.; MYLAND, J. C. Fundamentals of Electrochemical Science. New York: Academic Press, 1994.
  • 7.  Bibliografia Complementar:  SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. Principles of Instrumental Analysis. Philadelphia: Saunders,1998.  TICIANELLI, E. A.; GONZALEZ, E. R. Eletroquímica. São Paulo: EDUSP, 1998.  WANG, J. Analytical Electrochemistry. New York: VCH, 1995.
  • 8.
  • 9.
  • 10.  Eletroquímica é o ramo da química preocupada com a inter-relação dos efeitos elétricos e químicos.  Uma grande parte deste campo lida com o estudo das alterações químicas provocadas pela passagem de uma corrente elétrica e da produção de energia elétrica por meio de reações químicas.
  • 11. O campo da eletroquímica  Uma enorme variedade de fenômenos diferentes (por exemplo, eletroforese e corrosão),  Dispositivos (displays eletrocrômicos, sensores eletroanalítica, baterias e células de combustível) e  Tecnologias (a galvanização de metais e de grande escala produção de alumínio e cloro).
  • 12.
  • 13. História da Eletricidade e Eletroquímica  A História da Eletricidade começa na Antiguidade, a partir da Grécia Antiga.  Segundo Tales de Mileto, ao se esfregar um pedaço de âmbar com pele de carneiro, era possível observar que pedaços de palha eram atraídos pelo âmbar. Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-eeletroqumica_27.html
  • 14. História da Eletricidade e Eletroquímica  A palavra eléktron (ἤλεκτρον) significa âmbar em grego.  Em relação ao seu desenvolvimento no Oriente, especula-se que objetos encontrados no Iraque, datados de 250 a.C., seriam utilizados como um tipo de bateria. Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-eeletroqumica_27.html
  • 15. Galvani  No século XVIII, a partir de estudos, realizados em coxas de rã descobriu que músculos e células nervosas eram capazes de produzir eletricidade, que ficou conhecida então como a eletricidade galvânica.  Mais tarde, Galvani demonstrou que essa eletricidade é originária de reações químicas.
  • 18. Experimento de Humphry Davy  Foram decompostas soluções de vários sais empregando a energia elétrica proveniente de uma pilha,  tais como o isolamento do sódio e do potássio de seus hidróxidos feita por Sir Humphry Davy (1801)
  • 19. Faraday  Realizou pesquisas e elaborou teorias que constituíram os fundamentos da eletroquímica e do eletromagnetismo.  Os estudos realizados sobre a eletrólise de soluções de sais, ácidos e bases, serviram para obter as leis básicas da eletrólise (1834), relacionando a ação química produzida pela corrente e a quantidade de eletricidade
  • 20.  Josiah Willard Gibbs demonstrou (1875) que a possibilidade de uma reação química ocorrer poderia ser avaliada pela diferença de potencial em uma célula galvânica.  Walther Nernst (1889) estudou sistemas em equilíbrio e relacionou o potencial da célula com a concentração das substâncias químicas utilizadas.
  • 21.  Svante Arrhenius (1887) explicou a condutância elétrica de soluções em termos de migração de íons e equilíbrio entre íons e moléculas.  Em 1923, Peter Debye (prêmio Nobel em Química em 1936) e Erich Hückel explicaram a condutância, o potencial eletroquímico e outras propriedades de soluções iônicas.
  • 22. O que é corrente elétrica?  A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico.  Ela pode ser definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas). http://www.novafisica.net/conte udo/cont-3-corrente3.htm
  • 23. Condições para que ocorra uma corrente elétrica num condutor  É necessário duas coisas fundamentais:  uma diferença de potencial, capaz de atrair os elétrons e  um meio de propagação que permita sua passagem.
  • 24. O que ocorre dentro dos condutores  Há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada. Aplicação de uma diferença de potencial externo (ex.: bateria) Estabelecime nto de um campo elétrico interno Os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem Estabelecime nto de uma corrente elétrica
  • 25. Tipos de corrente elétrica Corrente contínua:  É aquela cujo sentido se mantém constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc.  Corrente alternada:  É aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residências. 
  • 26. Condutores - Soluções Iônicas e Moleculares  Para que ocorra a corrente elétrica, é necessário um meio de propagação que permita a passagem dos elétrons.  O meio condutor pode ser qualquer meio material (constituído por matéria).  Portanto, alguns são bons condutores e outros são maus condutores (isolantes), ou seja, alguns permitem facilmente a passagem dos elétrons, outros dificultam e outros impedem.
  • 27. Condução de corrente elétrica em uma solução Mas para uma solução permitir a condução de corrente, uma coisa é fundamental:  a presença de íons.  Dessa forma, as substâncias iônicas (quando em solução ou líquidas) liberam íons, portanto, conduzem corrente elétrica.  Já as substâncias moleculares (quando em solução), se não sofrerem ionização não conduzem corrente elétrica. 
  • 28. Condutores líquidos  São as soluções básicas, ácidas ou salinas.  Nestes condutores, a corrente elétrica é constituída pelo movimento de íons em dois sentidos (cátions no sentido de campo elétrico negativo e ânions que se deslocam no sentido oposto).  Estes condutores são chamados  Eletrólitos.
  • 29. Condutores gasoss  Os gases em geral são isolantes, mas, quando ionizados tornam-se condutores.
  • 30. Condutores sólidos Normalmente os metais, como o ouro, a prata e o cobre são citados como condutores  Nos metais a corrente elétrica é constituída pelo movimento de elétrons que vão passando de um átomo a outro com grande facilidade, deslocando-se em sentido oposto ao do campo. 
  • 31. E os outros Condutores sólidos?  Já outros sólidos como a madeira, o papel e o plástico são citados como não condutores, pois não permitem a passagem de fluxo de elétrons, ou deixam passar apenas um pequeno número deles.
  • 32.
  • 33.  A primeira pilha foi criada em 1800, por Alessandro Volta, que utilizava discos de cobre e zinco, separadas por algodão embebido em solução salina.  Os discos foram chamados de eletrodos, sendo que os elétrons saiam do zinco para o cobre, fazendo uma pequena corrente fluir.
  • 34.
  • 35. Pilha de Volta. Fonte: http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2006/Pilha_de_Daniel/pilha_de_Daniell.html
  • 36.
  • 38. Em 1836, John Frederick Daniell construiu uma pilha com eletrodos de cobre e zinco, mas cada eletrodo ficava em uma cela individual, o que aumentava a eficiência da pilha, pois ela possuia um tubo que ligava as duas cubas, este tupo foi chamado de ponte salina.  Esta pilha ficou conhecida como pilha de Daniell. 