Química A – Prof Marcus Eletroquímica. Células Eletroquímicas: São reações de Oxirredução. Galvânicas: Energia Química em Energia Elétrica Eletrolítica: Energia Elétrica em Energia Química • Otto em XVII : Inventou a máquina de gerar eletricidade • Luigi Galvani: Aplicação terapêutica e músculos armazenavam eletricidade e os nervos conduziam • Alessandro Volta: Colocou 2 metais em contato e percebeu que um ficava ligeiramente positivo e o outro ligeiramente negativo (formação de uma ddp que é a tensão elétrica) Reações de Oxirredução OPA RRR Ag Redutor Ag Oxidante Negativo Positivo Reações Espontâneas Célula Galvânica: É a mais comum 1 único eletrólito (em solução aquosa) em contato com ambos eletrodos. Reações Espontâneas Pilha de Daniel: Eletrodos em compartimentos separados. Ânodo: O Zn saí da lâmina e “vai para” a solução aquosa de ZnSO4 Cátodo: O Cu+2 gruda na placa – “saí da” solução e gruda na placa de Cu. Ponte Salina: KCL – A finalidade é manter contato entre as soluções. Sentido/Fluxo de Elétrons Ânodo Cátodo • Semirreação do Ânodo: Zn Zn+2 + 2é • Semirreação do Cátodo: Cu+2 +2é Cu Eletrodos nas Células Galvânicas: Remoção de elétrons (condutores iônicos) Natureza - Enem • Estrutura de funcionamento da Pilha. • Liberam componentes Químicos que são tóxicos diretamente a matéria orgânica (não adianta incinerar – os resíduos ficam nas cinzas e alguns volatilizam fincando na atmosfera) • São Bioacumulativos; afetam o SNC, fígado, rins e pulmões: Cd (cancerígeno), Pb , Hg (mutação genética). Energia Química Energia Elétrica. Processo Espontâneo Pilhas Energia elétrica Energia Química. Processo Não espontâneo. Eletrólise Eletrólise • É uma reação de oxirredução oposta a pilha! • Não espontânea, por indução artificial. • Grande importância na indústria atual. Entre seus usos está a recarga de baterias e a produção industrial de elementos como o alumínio que se Obtem a partir da Bauxita e o Sódio a partir do NaCl. • Ocorre primeiramente a decomposição (ionização ou dissociação) do composto em íons. Posteriormente, com a passagem de uma corrente contínua através destes íons, são obtidos os elementos químicos. Na+ +1é Na(s) Cl-1 Cl2(g) Através da corrente elétrica: provoca-se descargas de íons. Eletrólise Corrente elétrica Descarga de íons Energia Química / Não Espontâneo Para ocorrer eletrólise é necessário íons livres para a corrente ser conduzida. (sem íons livres não há eletrólise) Obtenção pela: • Fusão de substâncias iônicas. • Pela dissociação ou ionização de substâncias em meio aquoso. Tipos de Eletrólise • 1° Eletrólise Ígnea (sem água). • 2° Eletrólise em meio aquoso. (a água interfere durante a eletrólise) 1° - Eletrólise Ígnea (sem água). Eletrólise do NaCl fundido NaCl(s) se funde a 801°C, formando o NaCl(l) 2NaCl(l) 2Na+1 e 2Cl-1 2Na+1 +2é 2Na(s) (Redução – cátodo) 2Cl-1 Cl2(g) +2é (Oxidação - ânodo) ________________________________ 2NaCl(l) 2Na(s) + Cl2(g) (Reação Global) Eletrólise da Bauxita fundida P.F. de 2072 °C. Acréscimo de criolita (Na3AlF6) como fundente o P.F. cai da mistura cai para 1000 °C. A alumina se dissocia: Al2O3 → 2 Al3+ + 3 O2No eletrodo negativo ocorre a seguinte reação: 4 Al3+ + 12 e- → 4 Al0 Enquanto no eletrodo positivo: 6 O2- → 6 O2 + 12 eA equação glogal: 2 Al2O3 → 4 Al3+ + 6 O24 Al3+ + 12 e- → 4 Al0 6 O2- → 3 O2 + 12 e- 2 Al2O3 → 4 Al0 + 3 O2 Eletrólise em meio aquoso A diferença entre a eletrólise ígnea e a eletrólise em meio aquoso é a forma em que está a substância que será submetida à corrente elétrica. Eletrólise ígnea substância iônica está Fundida, sem água. Eletrólise aquosa substância iônica está dissociada em água. Lembre-se : a água é capaz de se autoionizar: H2O H+ e OH- Eletrólise de Solução aquosa de Cloreto de Sódio • NaCl + H2O 1° NaCl Na+ + Cl2° H2O H+ + OHO gerador irá retirar elétron de quem tem muito e enviar para o que pouco tem pouco. Há uma competição e o gerador terá que escolher: Cl- ou OH- ? Ordem de prioridade de “descarrego”: F-/SO4-2/PO4-3/CO3-2/NO3-1 OH- Outros ânions NaCl + H2O 1° 2° ânodo/Oxir: NaCl Na+ + ClH2O H+ + OH2Cl- Cl2 + 2é Cátodo/Red: Nova competição, os é vão para quem? Na+ ou H+? Nova ordem de prioridade: 1A, 2A e Al - O gerador não consegue “colocar é neles” com facilidade, pois no H+ é mais fácil NaCl + H2O 1° 2° ânodo/Oxir: Cátodo/Red: NaCl Na+ + ClH2O H+ + OH2Cl- Cl2 + 2é 2H+ + 2é H2 Construção da Eq Global/balanceamento NaCl + H2O 1° NaCl Na+ + 2Cl2° H2O 2H+ + OHânodo/Oxir: 2Cl- Cl2 + 2é Cátodo/Red: 2H+ + 2é H2 Eq Global: NaCl + H2O 1° 2NaCl 2Na+ + 2Cl2° 2H2O 2H+ + 2OHânodo/Oxir: 2Cl- Cl2 + 2é Cátodo/Red: 2H+ + 2é H2 _____________________________________ 2NaCl + 2H2O 2Na+ + Cl2 + H2 + 2OH- Tabela de prioridade de descarga nos eletrodos Cátions: 1A, 2A, Al H+ demais metais Ânions: ânions Oxigenados F- OH- ânions não oxigenados Polo + Polo - Cátodo Ânodo Redução Oxidação Aumenta a lâmina Corrói a lâmina Dilui concentração Aumenta concentração Ânodo Cátodo Oxidação Redução Pilha de Daniell Eletrólise