A eletrólise é o processo oposto à descarga de uma pilha e tem grande uso industrial para a produção de metais como sódio, alumínio e cobre. As células eletrolíticas convertem energia elétrica em energia química através da oxidação no ânodo e redução no cátodo. A eletrólise depende do potencial aplicado e do meio ambiente para determinar os produtos formados.

1. ELETRÓLISE
Definida como o processo oposto à descarga de uma pilha
Tem grande uso industrial
Matéria prima e compostos
Na(m), Al(m), Cu(m),
NaOH, Cl2, H2
Produtos acabados

2. Celas eletrolíticas
Conversão de energia elétrica em energia química
Condução eletrolítica
Anodo: íons negativos depositam elétrons e sofrem oxidação
Cátodo: íons positivos retiram elétrons e sofrem redução
Eletroneutralidade da solução é sempre mantida pelo
movimento dos íons

3. Eletrolise depende do meio ambiente
Potencial usado é aquele mais baixo dentre os possíveis
Para conhecer o produto é necessário analisar todas as
possibilidades de combinação de potenciais

4. Obtenção de Na (s)
Matéria prima NaCl (fundido)
PF = 801oC
NaCl + Na2CO3  PF = 630oC

5. Eletrólise de solução aquosa de NaCl
Cl2 + 2 e-  2Cl- eo = + 1,36 V
H+ + 2e-  H2 eo = 0,00 V
Na+(aq) + e-  Na(s) eo = - 2, 71 V
meio
ácido

6. Se a concentração do sal é menor que 1 M
ELETRÓLISE DA ÁGUA

7. Aspectos quantitativos da eletrólise

8. RELAÇÃO QUANTITATIVA:
Equivalente grama = quantidade em massa equivalente a 1,008 g de H = 1 mol de e-
massa da espécie massa
E = =
número de moles de elétrons transferi dos n
n = neq = n F
LEI DE FARADAY

9. Exemplo: quantos gramas de Cu(m) serão depositados de uma solução de
CuSO4 por uma corrente de 1,50 A fluindo durante 2,00 h?

10. APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS DE ELETRÓLISE
ALUMÍNIO

11. MAGNÉSIO
Metal leve
Água do mar é rica em Mg
1) Precipitação de Mg como Mg(OH)2
2) Mg(OH)2 + HCl  MgCl2 + H2O
MgCl2 fundido
Anodo: 2 Cl-  Cl2 + 2e-
Catodo: Mg2+ + 2e-  Mg (m)
Reação total: MgCl2  Mg (m) + Cl2 (g)

12. Cobre (puro)
Cobre eletrolítico 99,95 de pureza
1) Minério de Cu separação de Cu pureza 99%
Impurezas = Zn, Ag, Au, Pt e Fe determina o custo do processo
2) Eletrólise
Anodo: Cu 99%
Catodo: Cu 99,95%
Eletrólito: CuSO4 (aq)
Voltagem suficiente para que Fe2+ e Zn2+
fiquem na solução
O cobre puro se deposita no catodo!

13. PEÇAS ACABADAS
Sapatos com eletrodeposição de cobre
Eletroformação: depósito no eletrodo
Eletromaquinagem: uso do eletrodo como peça de desgaste

14. ELETROMAQUINAGEM
Peça de motor da aeronave antes da
eletromaquinagem

15. Peça de motor da aeronave após a eletromaquinagem.
A ferramenta também é apresentada aqui.

16. ELETROMAQUINAGEM
Componentes manufaturados por eletromaquinagem

17. Componentes manufaturados por eletromaquinagem

18. ELETROFORMAÇÃO
Exemplos de objetos que são comercialmente elefroformados:
a) Lâminas de barbeador elétrico
b) molde para vidro

19. Princípio do processo para eletroformação de lâminas metálicas

20. Componente do motor aéreo construído parcialmente a partir de uma
Liga de níquel doce com estruturas de favo-de-mel (células com 2 mm).
O topo da superfície foi polida usando-se desgaste eletroquímico.

21. Peça acabada
Molde do eletrodo
Eletrodo

22. CORROSÃO
É a deterioração ou perda de um material devido a
um ataque químico.
Problemas em engenharia: corrosão em materiais!
Estruturas metálicas
Máquinas
Motores
Reservatórios
Estruturas de concreto armado

23. Ferro componente mais comum!
Ferrugem: Fe(OH)3 ou FeO3.xH2O
Fe (m)  Fe2+ + 2e-
Fe2+  Fe3+ + e-
O2 + 2H2O + 4e-  4OH-
O2 + 4H+ + 4e-  2H2O

24. PROTEÇÃO
Exemplos:
Aço galvanizado: Fe recoberto com película de Zn
Zn2+ + 2e-  Zn(m) (anodo) - 0,76
Fe2+ + 2e-  Fe(m) (catodo) - 0,44
e = + 0,32 V
Impede a oxidação de Fe!!!

25. Lata: aço recoberto com Sn
Sn2+ + 2e-  Sn (m) e = - 0,14 V
Fe2+ + 2e-  Fe (m) e = - 0,44 V
e = + G = -
espontânea
Sn2+ Fe (m)  Fe2+ + Sn (m) e = 0,30 V
Camada de estanho não protege o Fe
Lata arranhada (amassada) enferruja!

26. Estrutura enterradas, submersas, barcos, navios, etc
Proteção: metal de sacrifício!
Mg2+ + 2e-  Mg (m) eo = - 2,37 V
Fe2+ + 2e-  Fe (m) eo = - 0,44 V
Fe2+ Mg (m)  Mg2+ + Fe (m) eo = 1,93 V
Navios  barras de Mg associadas ao casco