ELETROQUÍMICA
Pilha
REAÇÃO
QUÍMICA
espontânea
Eletrólise
não espontânea
ENERGIA
ELÉTRICA
SEMI – REAÇÕES DE
OXIDAÇÃO E REDUÇÃO
Zn 0 → Zn +2 + 2e Cu +2 + 2e - → Cu 0
semi-reação de oxidação
semi-reação de redução
INDICAÇÃO DA PAREDE POROSA
Ânodo/Solução do ânodo//Solução do cátodo/Cátodo
Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu
PILHA DE DANIELL
Zno
Cuo
Zn+2 +2e-
E= + 0,76V
Cu+2 + 2e- E= - 0,34V
1º)
Cu2+ + 2e
2º)
Zn
Cu
+ 0,34V
Zn2+ + 2e-
+ 0,76V
Cu2+ + Zn
Cu + Zn2+
Zn o + Cu +2
∆E0 = + 1,10 V
Zn +2 + Cu o
Zno/ Zn2+ (1M) // Cu2+ (1M) / Cuo
01)Considere o esquema abaixo e responda o que se pede.
Ag +1 + e- → Ag
Cu +2 + 2e- → Cu
E 0 = + 0,80
E 0 = + 0,34
RESOLUÇÃO:
Ag+1 + e- → Ag
Cu → Cu+2 + 2e -
E 0 = + 0,80
E 0 = - 0,34
Ag+1 + e- → Ag
Cu → Cu+2 + 2e -
E 0 = + 0,80
E 0 = - 0,34
a)O que se oxida? O eletrodo de cobre
b)O que se reduz? A Ag+1
c)Qual a semi-reação de oxidação?
Cu
→ Cu +2
+ 2e-
d)Qual a semi-reação de redução?
Ag +1 + e -
→
Ag
e)Qual a reação global da pilha?
2Ag+1 + 2e -
Cu
→
→
2Ag
Cu+2 + 2e –
Cu 0 + 2 Ag+1 → Cu+2 + 2 Ag0
f) Qual a diferença de potencial?
2Ag+1 + 2e Cu
→
→
2Ag
+ 0,80
Cu+2 + 2e –
- 0,34
Cu0 + 2 Ag+1 → Cu +2 + 2 Ag0
+ 0,46
Qual o eletrodo positivo ( cátodo)?
O eletrodo de prata
Qual o eletrodo negativo (ânodo) ?
O eletrodo de cobre
Qual o sentido em que fluem os elétrons?
Do eletrodo de cobre ao eletrodo de prata
j)Que eletrodo terá massa diminuída (corroída)?
k)Que eletrodo terá massa aumentada
(eletrodeposição)?
COBRE
PRATA
02) Considere a célula eletrolítica representada a
seguir.
Ag+|Ag Eº = 0,80 V
Cu2+|Cu Eº = 0,34 V
Com base nas informações contidas na figura, estão
corretas as proposições:
01.
A oxidação ocorre no eletrodo de cobre.
02.
No circuito externo, os elétrons deslocam-se do
eletrodo de prata para o eletrodo de cobre.
04.
O eletrodo de prata é o cátodo.
08.
O potencial da célula nas condições descritas
acima é igual a 0,46 V
16. A célula acima pode ser representada por
Ag(s)|Ag+(aq) || Cu2+(aq) |Cu(s)
13
02) Numa pilha Niº/Ni2+//Ag+/Agº, sabemos que o níquel
cede elétrons para o eletrodo de prata e, daí, para os
cátions prata (Ag+). Logo:
a)
b)
c)
d)
e)
2

2
Ag
º

Ni

2
Ag
 Ni º
é:
a equação da reação
o eletrodo de prata é o pólo negativo.
o eletrodo de prata será corroído.
o eletrodo de níquel irá aumentar.
a concentração de Ni2+ na solução irá aumentar.
E
PROTEÇÃO CATÓDICA
Na proteção de tubulações de ferro, para evitar a
corrosão, utiliza-se "ânodos de sacrifício".
Para a proteção contra corrosão de tubos metálicos, é comum o uso de eletrodos
de sacrifício (blocos metálicos conectados à tubulação). Esses blocos metálicos
formam com a tubulação uma célula eletroquímica que atua como ânodo de
sacrifício, fornecendo elétrons aos tubos metálicos para impedir sua corrosão,
conforme representado na figura a seguir.
Usando a tabela de potenciais-padrão de redução, considere as seguintes
afirmativas:
1. A reação química que ocorre no ânodo de sacrifício é a reação de oxidação.
2. Se a tubulação (metal 1) for de ferro, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser
feito de zinco.
3. Se a tubulação (metal 1) for de cobre, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser
feito de prata.
4. O metal usado no eletrodo de sacrifício será o agente redutor na reação
eletroquímica.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
c) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras.
X
Um corpo metálico quando exposto ao ar e à umidade pode sofrer um
processo de corrosão (oxidação), o que pode deixá-lo impróprio para a
função a que se destinava.
a) Uma das formas de se minimizar este processo é a "proteção catódica":
prende-se um "metal de sacrifício" no corpo que se deseja proteger do
processo de oxidação.
Suponha que você deseja fazer a proteção catódica de uma tubulação
em ferro metálico. Qual das substâncias da tabela abaixo você
usaria? Justifique.
Potenciais padrão de redução:
O cátion do metal de sacrifício deve possuir menor potencial de redução
que o cátion Fe +2, portanto devemos utilizar magnésio como protetor
catódico, uma vez que o metal magnésio tem maior potencial de oxidação
que o metal ferro, o que o leva a sofrer a oxidação.
As latas de conserva são compostas pela chamada folha-deflandres (liga de ferro e carbono), recoberta por uma camada de
estanho, para a sua proteção. Deve-se evitar comprar latas
amassadas, porque, com o impacto, a proteção de estanho pode
romper-se, o que leva à formação de uma pilha, de modo que a
conserva acaba sendo contaminada.
Dados: Fe 2+ + 2e - → Fe E = - 0,44 V
Sn 2+ + 2e - → Sn E = - 0,14 V
A respeito deste assunto, assinale o que for correto.
(01) A reação da pilha produz quatro elétrons.
(02) O ferro da folha de flandres oxida mais facilmente que a
camada de estanho.
(04) Quando uma lata é amassada, o ferro torna-se catodo da
reação.
(08) A reação da pilha é Sn 2+ + Fe → Sn + Fe 2+
2 + 8 = 10
ELETRÓLISE
A Eletrólise Ígnea
É o processo de decomposição de uma substância
iônica fundida por meio da passagem de corrente
elétrica.
NaCl
Na+ + Cl-
Cátodo - Na+ + e-
Na0
Ânodo - Cl- - e-
½Cl2
Na+ + Cl-
Na0 + ½ Cl2
ELETRÓLISE AQUOSA
Eletrólise aquosa com eletrodos inertes
Eletrólise aquosa é a eletrólise que se processa
com o eletrólito em solução. Além da ionização
ou dissociação do eletrólito, deve-se considerar
a ionização da água em H+ e OH-. Assim, o
cátion do eletrólito “compete” com H+ e o
ânion do eletrólito “compete” com OH-.
FILA PARA DESCARGA NO CÁTODO - PÓLO NEGATIVO
(DESCARGA DE CÁTIONS)
Alc+1 Alc.T+2 Al+3 H+1 Zn+2 Fe+2 Pb+2 Cu+2 Ag+1 Au+3
ordem de descarga aumenta
FILA PARA DESCARGA NO ÂNODO - PÓLO POSITIVO
(DESCARGA DE ÂNIONS)
F-
Ânions oxigenados
(OH)Ânions orgânicos
Ânions não oxigenados
ordem de descarga aumenta
CONSIDERAÇÕES
1) A descarga de um cátion produz o metal
correspondente ou o hidrogênio gasoso
2 e- + Fe+2
2 e- + 2 H+1
Fe
H2(g)
2) A descarga de um ânion simples libera o
próprio elemento
Cl-
Cl2 + 2 e-
3) A descarga da oxidrila libera água e oxigênio
gasoso
2 (OH)-
H2O + ½ O2 + 2 e-
1) Os produtos que podem ser obtidos nas eletrólises
das soluções aquosas de cloreto de sódio e nitrato
de cálcio são, respectivamente:
a) gases hidrogênio e cloro; gases hidrogênio e
oxigênio.
b) gases hidrogênio e cloro; gás hidrogênio e cálcio.
c) gás cloro e sódio; gases nitrogênio e oxigênio.
d) gás hidrogênio e sódio; cálcio e nitrogênio.
e) apenas gás cloro; apenas oxigênio.
A
02) A partir do experimento abaixo (numa solução
aquosa de Na2SO4), foram feitas as seguintes
afirmações:
I.
A e B são respectivamente O2(g) e H2(g).
II.
A e B são respectivamente H2O(g) e H2S(g).
III.
Forma-se 2 vezes mais B do que A.
IV.
B é um gás inflamável.
V.
O gás A é muito tóxico.
Assinale a alternativa que retrata as afirmações
incorretas.
a)
I e III.
b)
I e IV.
c)
II e V.
d)
IV e V.
C
03) Sobre a eletrólise de uma solução aquosa de NaCl,
qual das afirmações abaixo é INCORRETA:
a)
b)
c)
d)
e)
há formação de H2 no cátodo
há formação de NaOH
há formação de Cl2 no ânodo
há produção de sódio metálico
o H+ da água se reduz a H2.
D
ELETRÓLISE COM
ELETRODOS ATIVOS
Eletrólise com eletrodos reativos
Neste caso quem sofre a oxidação ( perda de
elétrons ) é o próprio ânodo ( eletrodo
positivo ).
Isso ocorre porque o eletrodo tem mais
facilidade para se oxidar que os ânions do
eletrólito.
Eletrólise do CuSO4 com eletrodos
de cobre em solução aquosa
Ionização:
CuSO4 + 2 H2O --> Cu +2 + SO4 -2 + 2 H + + 2 OH No ânodo: O cobre tem mais facilidade para perder
elétrons que os ânions presentes
Cu 0
-
2 elétrons
-->
Cu +2
No cátodo: Entre os cátions Cu+2 e H+ a facilidade
do cobre em receber elétrons é maior, ocorrendo a
descarga do íon Cu +2
Cu +2 + 2 elétrons -->
Cu0
As etapas finais de obtenção do cobre a partir da calcosita, Cu‚S,
são, seqüencialmente:
I. ustulação (aquecimento ao ar).
II. refinação eletrolítica (esquema adiante).
a) Escreva a equação da ustulação da calcosita.
b) Descreva o processo da refinação eletrolítica, mostrando o que
ocorre em cada um dos pólos ao se fechar o circuito.
c) Indique, no esquema dado, o sentido do movimento dos elétrons
no circuito e o sentido do movimento dos íons na solução durante o
processo de eletrólise.
a) Cu2S (s) + O2 (g) → 2 Cu (s) + SO2 (g)
b) O processo de refinação eletrolítica consiste na eletrólise de
uma solução aquosa de sulfato de cobre II usando-se dois
eletrodos: um no ânodo composto de cobre impuro e outro no
cátodo de cobre puro.
No ânodo ocorre a oxidação do cobre segundo a equação química:
Cu 0 (s) → 2e - + Cu +2 (aq)
No cátodo ocorre a redução do íon Cu +2 segundo a equação
química:
Cu +2 (aq) + 2e - → Cu 0 (s)
c) Observe a figura a seguir
GALVANIZAÇÃO
Ato de recobrir uma superfície de metal
com uma camada fina de outro metal.
Processo usado para proteger objetos
metálicos contra corrosão ou para
melhorar sua aparência.
GALVANIZAÇÃO
PROCEDIMENTO
1. Objeto a ser recoberto como cátodo.
2. O metal que irá recobri-lo como ânodo.
3. Solução aquosa deverá conter um sal desse
metal.
4. Ocorre a migração do metal do ânodo ( que se
desgasta) para o cátado onde ocorre a
eletrodeposição.
GALVANIZAÇÃO
Galvanização é um dos processos industriais mais utilizados na
proteção à corrosão de materiais metálicos, e se processa por meio
eletrolítico. Em materiais ferrosos como pregos e parafusos, por
exemplo, são eletrodepositados íons de zinco. Analise as
afirmativas que se seguem sobre o processo acima descrito e
marque a opção correta.
I. A eletrodeposição é um processo espontâneo.
II. No par zinco-prego exposto em meio agressivo, o zinco atua
como cátodo.
III. Durante a eletrólise, a massa de zinco eletrodepositada no prego
é proporcional à carga elétrica.
a) Apenas I está correta.
b) I e II estão corretas.
c) Apenas II está correta.
d) II e III estão corretas.
e) Apenas III está correta.
X
ELETRÓLISE QUANTITATIVA
LEIS DE FARADAY
1º Lei de Faraday
A massa da substância eletrolisada
é diretamente proporcional à carga elétrica que
Atravessa o sistema.
m = K1 . Q
m = K1 . i. t
ELETRÓLISE QUANTITATIVA
LEIS DE FARADAY
2º Lei de Faraday
A massa da substância eletrolisada é
Diretamente proporcional a seu equivalente-grama
m = K2 . E
ELETRÓLISE QUANTITATIVA
LEIS DE FARADAY
Equação Geral da Eletrólise
E. i. t
m=
96500
IMPORTANTE
1 F = 96500 C = 1 mol de elétrons →m = E
01) O esquema abaixo consiste em uma placa de ouro mergulhada
em uma solução do íon desse metal. Nessa mesma solução
encontra-se também mergulhado um anel de alumínio que se deseja
banhar com ouro (processo de eletrodeposição), sendo o sistema
ligado a um gerador. A partir desse esquema, são feitas as seguintes
afirmações:
I.
a placa de ouro deve ser conectada ao pólo positivo do
gerador;
II.
o anel de alumínio atua como o catodo do sistema;
III.
durante o processo a placa de ouro sofre oxidação;
IV.
a cada 1,8 . 1021 elétrons que circulam na célula eletrolítica, a
massa do anel é aumentada em aproximadamente 0,197 g.
São corretas as afirmações:
a)
I e II, apenas
b)
I e III, apenas
c)
II e III, apenas
d)
II, III e IV, apenas
e)
I, II, III e IV
E
ANEL
SOLUÇÃO DE
NITRATO DE OURO III
PLACA
DE
OURO
02) Na eletrólise de uma solução aquosa de sulfato
cúprico, quantos gramas de cobre metálico são
libertados por 9.650 coulombs?
a)
b)
c)
d)
e)
3,17
6,34
9,61
31,7
63,5
2 X 96500 Coulombs --- 63,5 gramas de Cobre
9650 Coulombs ----- X
X = 3,175 gramas de cobre
03) Para a deposição eletrolítica de 11,2 gramas de um
metal cuja massa atômica é 112 u, foram necessários
19.300 Coulomb.
Portanto o número de oxidação do metal é:
Dado: faraday = 96.500 C
a)
b)
c)
d)
e)
+1
+2
+3
+4
+5
11,2 gramas ----- 19300 Coulomb
112 gramas ----- X
X = 193000 Coulomb
1 mol de elétrons ----- 96500 Coulomb
X mols de elétrons ----- 193000 Coulomb
X = 2 mols de elétrons
03) Considere 96.500 C como a carga elétrica relativa a 1 mol de
elétrons. Assim, é correto afirmar que, na eletrólise ígnea do cloreto
de cálcio, pela passagem de oito Amperes de eletricidade, durante
cinco horas, deposita-se no catodo, aproximadamente, a seguinte
massa de metal:
a) 10 g.
b) 20 g.
Q = i. t
c) 30 g.
Q = 8 . 18000
d) 40 g.
e) 50 g.
Q = 144000 C
40 gramas de cálcio ----- 2 x 96500 C
X gramas de cálcio ------ 144000 C
X = 29,8 gramas de cálcio