Eletroquímica-Pilha

Pilha

Pilha é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica.

Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). É o pólo positivo da pilha.

Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha.

Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo) e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha.

Pilhas comerciais

Pilha seca comum (Leclanché)

Pilha alcalina comum

Pilha de mercúrio

Bateria de níquel-cádmio

Bateria de chumbo

Pilha de combustível

Representação convencionada pela IUPAC

Ânodo/Solução do ânodo//Solução do cátodo/Cátodo

Exemplo: Pilha de Daniell ® Zn/Zn2+//Cu2+/Cu

Eletrodo padrão

Eletrodo padrão é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução é igual a 1 mol/L e a temperatura é de 25°C.

No caso de um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm.

Por convenção, o potencial padrão de eletrodo do hidrogênio é igual a zero e o seu potencial padrão de redução é igual a zero:

2H+ + 2e- ®

¬ H2

E0red = 0 (convenção)

A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidação. Sempre deve ser usada a expressão potencial de redução.

A medida do potencial padrão de redução de um dado eletrodo padrão é feita medindo-se a ddp de uma pilha padrão na qual uma das semipilhas é um eletrodo padrão de hidrogênio e a outra é o eletrodo padrão cujo E0red se quer medir.

Quanto maior for o E0red, mais fácil será a redução e mais forte será o oxidante.

Quanto menor for o E0red, mais difícil será a redução e mais fraco será o oxidante.

Quanto maior for o E0red, mais difícil será a oxidação e mais fraco será o redutor.

Quanto menor for o E0red, mais fácil será a oxidação e mais forte será o redutor.

MENOR E0red fluxo de elétrons

¾¾¾¾¾¾¾¾®

reação espontânea (DG < 0)

fluxo de elétrons

¬¾¾¾¾¾¾¾¾

reação não-espontânea (DG > 0) MAIOR E0red

Corrosão

Corrosão do ferro

Reação global: 2Fe + 3/2O2 + xH2O ® Fe2O3 · xH2O

ferrugem

Proteção contra a corrosão

Ferro galvanizado (ferro revestido de zinco)

Lata (ferro revestido de estanho)

Ferro com plaquetas de Zn ou Mg presas na superfície e que funcionam como eletrodo de sacrifício

Eletrólise

Eletrólise é uma reação de oxirredução não-espontânea produzida pela passagem da corrente elétrica.

Cátodo da cela eletrolítica é o eletrodo negativo, isto é, ligado ao pólo negativo do gerador. Nele ocorre sempre uma reação de redução.

Ânodo da cela eletrolítica é o eletrodo positivo, isto é, ligado ao pólo positivo do gerador. Nele sempre ocorre uma reação de oxidação.

Pólo positivo Pólo negativo

Pilha cátodo ânodo

Célula eletrolítica ânodo cátodo

Na eletrólise em solução aquosa de sais de metais alcalinos (Na+, K+...), alcalino-terrosos (Ca2+, Ba2+...) e de alumínio (Al3+), a descarga no cátodo não é a dos respectivos cátions, mas ocorre segundo a equação:

2H2O + 2e- ® H2 + 2(OH)-

Nas eletrólises em solução aquosa e com ânodo inerte (Pt ou grafite) de sais oxigenados (SO42-, NO3-, PO43-...) não há a descarga dos respectivos ânions oxigenados, mas ocorre a descarga segundo a equação:

H2O ® 2H+ + ½O2 + 2e-

O ânion F-, embora não seja oxigenado, comporta-se como os ânions oxigenados em relação à descarga no ânodo.

Nas eletrólises em solução aquosa com ânodo de metal não-inerte M (prata ou metal mais reativo que a prata), a descarga que ocorre no ânodo é segundo a equação:

M ® M x+ + xe-

Ag ® Ag+ + e-

Cu ® Cu2+ + 2e-

Purificação eletrolítica do cobre - Faz-se a eletrólise de CuSO4 em solução aquosa usando como cátodo um fio de cobre puro e como ânodo um bloco de cobre impuro. Nesse processo, precipita a lama anódica que contém impurezas de Au, Ag, Pt, etc., da qual são posteriormente extraídos esses metais.

Galvanoplastia - Douração, prateação, niquelação, cromeação, etc., feitas por via eletrolítica.

Aplicações da eletrólise

Obtenção de metais (Al, Na, Mg)

Obtenção de NaOH, H2 e Cl2

Purificação eletrolítica de metais

Galvanoplastia