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Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Eletroquímica SDE0898 – Química Biológica Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Reação de oxirredução: Tanto a oxidação como a redução devem ocorrer, simultaneamente - Agente oxidante: remove elétrons de uma substância para si, sendo reduzido. - Agente redutor: fornece elétrons para outra substância, sendo oxidado. Conceitos gerais de oxidação e redução Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Método de oxirredução (revisão) Exemplo: Balanceamento de equações químicas KMnO 4 + HCl KCl + MnCl 2 + H 2 O + Cl 2 +7 +2 – 1 0 +1 +1 +1 +1 – 1 – 1 – 2 – 2 Cl : OXIDAÇÃO Δ = 0 – (– 1) = 1 REDUÇÃO Mn : Δ = (+7) – (+2) = 5 Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Células Voltaicas Dispositivo no qual a transferência de elétrons ocorre pelo caminho externo em vez de diretamente pelos reagentes. Libera energia espontaneamente em uma reação de oxirredução que pode ser usada para realizar trabalho elétrico. Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Células Voltaicas - Célula voltaica composta por solução de CuSO4 e um eletrodo de cobre (compartimento da esquerda) e solução de ZnSO4 e um eletrodo de zinco (compartimento da direita), separadas por vidro poroso Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Células Voltaicas Ponte Salina: manter as soluções eletricamente neutras pela troca de íons; Contém um sal iônico, por exemplo NaNO3(aq), incorporado em um gel; Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Células Voltaicas Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Células Voltaicas Anodo: sofre corrosão Catodo: sofre deposição Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Fem (Força eletromotriz) Em célula voltaica: Diferença de potencial entre dois eletrodos que fornece a força diretora para empurrar elétrons por circuito externo. E o cel = E o red (cátodo) – E o red (ânodo) Em uma célula voltaica, a reação do cátodo é sempre a que tem o valor de E o red mais positivo (ou menos negativo). Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Fem (Força eletromotriz) É adotada como referência a semi-reação de redução de H+ tal qual abaixo: 2 H+(aq,1mol/L) + 2 e - H2(g,1atm) E o red = 0,00 V O elétrodo que produz essa semi-reação é chamado EPH (elétrodo-padrão de hidrogênio). Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Fem (Força eletromotriz) Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Fem (Força eletromotriz) O potencial a uma semi-reação, é escrito como redução; O coeficiente estequiométrico em uma semi-reação não afeta o valor do potencial-padrão de redução; Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Fem (Força eletromotriz) Quanto mais positivo o valor de E o red maior a força diretora para redução. Basicamente, um potencial positivo indica um processo espontâneo e um potencial negativo indica um processo não-espontâneo. Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Eletrólise A eletrólise é baseada na utilização de energia elétrica provinda de uma fonte externa para permitir que uma reação não- espontânea ocorra. As reações geradas pela energia externa são chamadas reações de eletrólise e ocorrem em células eletrolíticas Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Eletrólise Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Eletrólise Eletrólise Eletrólise de Soluções Aquosas: verifica-se a redução ou oxidação da água ao invés dos íons do sal Eletrólise com Elétrodos Ativos: os eletrodos empregados participam ativamente da reação Química Biológica Aula 14: Eletroquímica Eletrólise Eletrólise Trabalho Elétrico Quando usamos uma célula eletrolítica, utiliza-se uma fonte de energia externa, o trabalho é dado por: W = nFEext Onde: n = Número de elétrons transferidos na reação; E = energia externa; F = Constante de Faraday: 1 F = 96485 C/mol = 96485 J/V.mol;
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