ELETROQUÍMICA
Isaac Caldas Ferreira – 18714
Rafael Alves de Toledo – 18736
Prof. Élcio Barrak
Engenharia da Computação
Universidade Federal de Itajubá
TÓPICOS
 Reações
de oxirredução
 Balanceamento de equações de oxirredução
 Células voltaicas
 Força eletromotriz (Fem) de pilhas
 Espontaneidade de reações redox
 Efeito da concentração na Fem da pilha
 Baterias ou pilhas
 Corrosão
 Eletrólise
INTRODUÇÃO
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A eletroquímica: estudo das relações entre
eletricidade e reações químicas.
Processos que envolvem eletroquímica:
Fabricação de baterias
Corrosão de metais
Galvanização elétrica
REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO

Oxirredução(redox): Variação do estado de
oxidação, em reações químicas.
Agente oxidante: sofre a redução.
 Agente redutor: sobre a oxidação.

BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES DE
OXIRREDUÇÃO
Conserva a massa dos elementos dos dois lados
da equação.
 Conserva o número de elétrons dos dois lados da
equação.
 Pode separar a equação em semi-reações:

CÉLULAS VOLTAICAS

Transferência de elétrons ocorre pelo caminho
externo em vez de diretamente entre os
reagentes.
FORÇA ELETROMOTRIZ (FEM) DE
PILHAS
Provoca o movimento do elétron.
 Ocorre devida à diferença de potencial (ddp),
dada em V (volt), entre dois eletrodos em uma
célula voltaica, que fornece uma força diretora na
qual empurra elétrons por um circuito externo.
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FEM DE PILHAS

A fem ou potencial da célula é
dado por Ecel.
Condições normais
(C = 1 mol/L, P =1 atm)

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Fem-padrão da célula é dado
por: E0cel = E0red(catodo) - E0red(anodo)
E0red = Potenciais padrão de
redução nas semicélulas.
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FEM DE PILHAS

O potencial padrão de redução de uma semi-reação
não pode ser medido diretamente.
Para tal, utiliza-se o eletrodo-padrão de hidrogênio
(EPH), equacionado pela semi-reação:
ESPONTANEIDADE DE REAÇÕES
REDOX
Ecel > 0 : processo espontâneo.
Ecel < 0: processo não-espontâneo.
 Fem é a variação de energia livre é equacionada em:

ΔG = -nFE
n, número de elétrons transferidos.
F = constante de Faraday
1F = 96.500 C/mol = 96.500 J/V.mol
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO NA FEM
DA PILHA
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Depende das concentrações dos reagentes e
produtos da reação da pilha.
Equação de Nernst:
→
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO NA FEM
DA PILHA
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Pilhas de concentração:
É uma pilha onde o cátodo e o ânodo possuem a
mesma espécie química, variando apenas as
concentrações.
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO NA FEM
DA PILHA

A reação total da pilha é:
Pela equação de Nernst (T = 298 K):
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO NA FEM
DA PILHA
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Fem da célula e equilíbrio químico:
Um sistema está em equilíbrio se ΔG = 0. Portanto, E
= 0 e Q = Keq. Pela equação de Nernst:
BATERIAS/PILHAS
Fonte de energia eletroquímica fechada e
portátil, composta de uma ou mais células
voltaicas.
 Se conectadas em série: soma-se as Fem das
pilhas.
 Pilhas:
Primárias → não podem ser recarregadas.
Secundárias → podem ser recarregadas.

BATERIAS OU PILHAS
CORROSÃO

As reações de corrosão são reações redox
espontâneas nas quais um metal é atacado por
alguma substância em seu ambiente e é
convertido em um composto indesejado.
CORROSÃO

Proteção contra corrosão:
Proteção de um metal, tornando-o cátodo de uma célula
eletroquímica, conhecida como proteção catódica;
 Conseqüentemente, o metal que é oxidado é chamado de
ânodo de sacrifício. Ex: ferro galvanizado.

ELETRÓLISE
É baseada na utilização de energia elétrica
provinda de uma fonte externa para fazer com
que reações redox não-espontâneas ocorram.
 Tais reações geradas pela energia externa são
chamadas reações de eletrólise e ocorrem em
células eletrolíticas.
Ex:
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ELETRÓLISE

Decomposição do cloreto de sódio fundido:
ELETRÓLISE
Eletrólise de soluções aquosos.
Há a necessidade de verificar se a água é oxidada
ou reduzida ao invés dos íons do sal.
 Eletrólise com eletrodos ativos.
Os eletrodos empregados nesta eletrólise
participam da reação.
Ex: Galvanoplastia.

ELETRÓLISE

Aspectos quantitativos da eletrólise
A estequiometria de uma semi-reação mostra
quantos elétrons são necessários para atingir um
processo eletrolítico.
ELETRÓLISE

Trabalho elétrico:
Para qualquer processo espontâneo, ΔG é uma
medida do trabalho máximo útil, wmáx.
Como E < 0:
w é o trabalho mínimo para realizar eletrólise.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Brown, LeMay, Bursten. Química: A Ciência
Central. 9ª edição.