Eletroquímica

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20/05/2011
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DISCIPLINADISCIPLINA:: QUÍMICAQUÍMICA GERALGERAL
PROFESSORPROFESSOR:: RAPHAELRAPHAEL
CURSOCURSO:: ENGENHARIAENGENHARIA DEDE PRODUÇÃOPRODUÇÃO
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
•• CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA == FLUXOFLUXO (MOVIMENTO(MOVIMENTO
ORDENADOORDENADO DEDE ELÉTRONSELÉTRONS QUEQUE TRANSITAMTRANSITAM PELOPELO
FIO)FIO)..
•• COMOCOMO SESE PRODUZPRODUZ CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA??
-- GERADORESGERADORES ELÉTRICOSELÉTRICOS:: DÍNAMOSDÍNAMOS EE
ALTERNADORESALTERNADORES –– TRANSFORMAMTRANSFORMAM ENERGIAENERGIA
MECÂNICAMECÂNICA EMEM ELÉTRICAELÉTRICA..
-- PILHASPILHAS EE BATERIASBATERIAS:: TRANSFORMAMTRANSFORMAM ENERGIAENERGIA
QUÍMICAQUÍMICA EMEM ELÉTRICAELÉTRICA..
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
•• ASAS PILHASPILHAS EE BATERIASBATERIAS PRODUZEMPRODUZEM ENERGIAENERGIA
ELÉTRICAELÉTRICA ÀÀ CUSTACUSTA DEDE REAÇÕESREAÇÕES DEDE OXIOXI--REDUÇÃOREDUÇÃO..
•• VANTAGEMVANTAGEM:: “TRANSPORTÁVEL”“TRANSPORTÁVEL”..
•• DESVANTAGEMDESVANTAGEM:: ENERGIAENERGIA ELÉTRICAELÉTRICA PRODUZIDAPRODUZIDA ÉÉ
PEQUENAPEQUENA EMEM RELAÇÃORELAÇÃO AOAO TAMANHOTAMANHO EE AOAO PESOPESO..
•• PILHASPILHAS EE BATERIASBATERIAS:: REAÇÕESREAÇÕES QUÍMICASQUÍMICAS
PRODUZEMPRODUZEM CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA..
•• ELETRÓLISEELETRÓLISE:: CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA QUEQUE PROVOCAPROVOCA
REAÇÕESREAÇÕES QUÍMICASQUÍMICAS..
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
•• ELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA:: ÉÉ OO ESTUDOESTUDO DASDAS
REAÇÕESREAÇÕES QUÍMICASQUÍMICAS QUEQUE PRODUZEMPRODUZEM
CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA OUOU SÃOSÃO PRODUZIDASPRODUZIDAS
PELAPELA CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA..
REAÇÕES DE OXIREAÇÕES DE OXI--REDUÇÃOREDUÇÃO
•• OXIDAÇÃOOXIDAÇÃO:: PERDAPERDA DEDE ELÉTRONSELÉTRONS (REDUTOR)(REDUTOR)..
•• REDUÇÃOREDUÇÃO:: GANHOGANHO DEDE ELÉTRONSELÉTRONS (OXIDANTE)(OXIDANTE)..
•• OXIOXI--REDUÇÃOREDUÇÃO:: TRANSFERÊNCIATRANSFERÊNCIA DEDE ELÉTRONSELÉTRONS..
•• OBSOBS:: OSOS METAISMETAIS TENDEMTENDEM AA CEDERCEDER ELÉTRONSELÉTRONS EE OSOS
AMETAISAMETAIS TENDEMTENDEM AA RECEBERRECEBER ELÉTRONSELÉTRONS..
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ELELETROQUÍMICAELETROQUÍMICA
• A PRIMEIRA PILHA ELÉTRICA FOI CRIADA EM 1800
PELO CIENTISTA ITALIANO ALESSANDRO VOLTA
(1745-1827).
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A PILHA DE DANIELLA PILHA DE DANIELL
FUNCIONAMENTO: INÍCIOFUNCIONAMENTO: INÍCIO
A PILHA DE DANIELLA PILHA DE DANIELL
•• SEMISEMI--CÉLULAS DA PILHA:CÉLULAS DA PILHA:
OXIDAÇÃO
REDUÇÃO
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A PILHA DE DANIELLA PILHA DE DANIELL
FUNCIONAMENTO: RESULTADOFUNCIONAMENTO: RESULTADO
A PILHA DE DANIELLA PILHA DE DANIELL
•• CONVENCIONOUCONVENCIONOU--SESE REPRESENTARREPRESENTAR AA PILHAPILHA DEDE
DANIELLDANIELL (E(E TODASTODAS ASAS DEMAISDEMAIS PILHAS)PILHAS) DADA SEGUINTESEGUINTE
MANEIRAMANEIRA::
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A PILHA DE DANIELLA PILHA DE DANIELL
•• OUTRAOUTRA FORMAFORMA DEDE REPRESENTARREPRESENTAR AA PILHAPILHA DEDE
DANIELLDANIELL::
A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)
•• INTENSIDADEINTENSIDADE DADA CORRENTECORRENTE ELÉTRICAELÉTRICA::
-- QUANTIDADEQUANTIDADE DEDE ELÉTRONSELÉTRONS QUEQUE PASSAPASSA PORPOR UMUM
PONTOPONTO DODO FIOFIO EMEM DETERMINADODETERMINADO TEMPO,TEMPO, MEDIDAMEDIDA
EMEM AMPÉRESAMPÉRES (A)(A)..
•• FEMFEM DADA PILHAPILHA::
-- “PRESSÃO”“PRESSÃO” QUEQUE MOVEMOVE OSOS ELÉTRONSELÉTRONS ATRAVÉSATRAVÉS DODO
FIO,FIO, MEDIDAMEDIDA EMEM VOLTSVOLTS (V)(V)..
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A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)
•• AA FEMFEM DEDE UMAUMA PILHAPILHA DEPENDEDEPENDE DADA::
11)) NATUREZANATUREZA DOSDOS METAISMETAIS FORMADORESFORMADORES::
•• QUANTOQUANTO MAIORMAIOR AA TENDÊNCIATENDÊNCIA DODO ANODOANODO EMEM
“SOLTAR”“SOLTAR” OSOS ELÉTRONSELÉTRONS EE OO CATODOCATODO “CAPTURAR”“CAPTURAR”
ELÉTRONS,ELÉTRONS, MAIORMAIOR SERÁSERÁ AA FEMFEM EXIBIDAEXIBIDA PELAPELA PILHAPILHA..
22)) CONCENTRAÇÃOCONCENTRAÇÃO DADA SOLUÇÃOSOLUÇÃO EMPREGADAEMPREGADA::
•• OO AUMENTOAUMENTO DADA SOLUÇÃOSOLUÇÃO ÀÀ DIREITADIREITA INDUZINDUZ AA UMUM
EQUILÍBRIOEQUILÍBRIO DIRECIONADODIRECIONADO PARAPARA AA ESQUERDAESQUERDA EE
VICEVICE--VERSAVERSA..
A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)A FORÇA ELETROMOTRIZ DAS PILHAS (FEM)
•• CONCENTRAÇÃOCONCENTRAÇÃO PADRÃOPADRÃO DEDE QUALQUERQUALQUER
MEIAMEIA--CÉLULACÉLULA:: 11 mol/Lmol/L..
33)) TEMPERATURATEMPERATURA ::
•• PODEPODE INTERFERIRINTERFERIR NONO ANDAMENTOANDAMENTO DASDAS REAÇÕESREAÇÕES
QUÍMICASQUÍMICAS..
•• TEMPERATURATEMPERATURA PADRÃOPADRÃO DEDE QUALQUERQUALQUER MEIAMEIA--
CÉLULACÉLULA:: 2525ºCºC..
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ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
• ELETRODO-PADRÃO: HIDROGÊNIO.
• POR QUE? PORQUE O H+ É O CÁTION MAIS COMUM
EM SOLUÇÕES AQUOSAS, JÁ QUE ELE SE FORMA
PELA DISSOCIAÇÃO DA ÁGUA:
ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
REPRESENTAÇÃO DO ELETRODO DE HIDROGÊNIO 
• CONCENTRAÇÃO DE H+: 1 mol/L
• TEMPERATURA: 25ºC
• PRESSÃO DO H2: 1 atm
• POTENCIAL(Eº) = 0
OBS: TODOS OS METAIS SERÃO
CONFRONTADOS COM ESSE
ELETRODO.
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ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
TABELA DOS POTENCIAIS-PADRÃO DE ELETRODO
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ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
TABELA DOS POTENCIAIS-PADRÃO DE ELETRODO
ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
TABELA DOS POTENCIAIS-PADRÃO DE ELETRODO
• ESSA TABELA ESTÁ ESCRITA NO SENTIDO DA REDUÇÃO (Eº
DE REDUÇÃO).
• PODEMOS INVERTER A EQUAÇÃO QUANDO NECESSÁRIO,
NO SENTIDO DA OXIDAÇÃO (Eº DE OXIDAÇÃO).
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ELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIOELETRODO PADRÃO DE HIDROGÊNIO
TABELA DOS POTENCIAIS-PADRÃO DE ELETRODO
• NO GERAL, SEGUIMOS A SEGUINTE TABELA:
CÁLCULO DA FEM DAS PILHASCÁLCULO DA FEM DAS PILHAS
1º EXEMPLO1º EXEMPLO
• DADA A PILHA:
• NA TABELA DOS POTENCIAIS-PADRÃO DE
ELETRODO, ENCONTRAMOS:
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CÁLCULO DA FEM DAS PILHASCÁLCULO DA FEM DAS PILHAS
1º EXEMPLO1º EXEMPLO
• OBS: OXIDANTE = QUEM SOFRE REDUÇÃO
REDUTOR = QUEM SOFRE OXIDAÇÃO
CÁLCULO DA FEM DAS PILHASCÁLCULO DA FEM DAS PILHAS
2º EXEMPLO2º EXEMPLO
• DADA A PILHA:
• ELÉTRONS CEDIDOS = ELÉTRONS RECEBIDOS
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PREVISÃO DE ESPONTANEIDADEPREVISÃO DE ESPONTANEIDADE
• PARA UMA REAÇÃO, TEMOS:
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• ANTIGAMENTE: PILHAS MERGULHADAS EM
SOLUÇÕES, PONTES SALINAS, MEMBRANAS
POROSAS.
• ATUALMENTE: PILHAS DE USO MAIS PRÁTICO,
SENDO MAIS PORTÁTEIS.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• É UMA ASSOCIAÇÃO DE PILHAS LIGADAS EM SÉRIE.
• USADA EM AUTOMÓVEIS – CADA COMPARTIMENTO
É UMA PILHA COM 2 VOLTS.
• BATERIAS BLINDADAS PARA EVITAR A SAÍDA DE
VAPORES TÓXICOS.
• PILHAS CASEIRAS: PASTA ELETROLÍTICA – PILHAS
SECAS.
ACUMULADOR OU BATERIA DE ACUMULADOR OU BATERIA DE 
AUTOMÓVEL (BATERIA DE CHUMBO)AUTOMÓVEL (BATERIA DE CHUMBO)
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
ACUMULADOR OU BATERIA DE ACUMULADOR OU BATERIA DE 
AUTOMÓVEL (BATERIA DE CHUMBO)AUTOMÓVEL (BATERIA DE CHUMBO)
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• POSSUEM VOLTAGEM DE 1,5 V, BARATAS, MUITO
USADAS EM BRINQUEDOS, ETC.
• POSSUEM PASTAS ÚMIDAS E NÃO PODEM SER
RECARREGADAS, POIS A MIGRAÇÃO DE ÍONS É
MUITO LENTA.
PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)PILHA DE LECLANCHÉ (PILHAS SECAS)
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• MESMO ESQUEMA DAS PILHASSECAS, SENDO O
ELETRÓLITO ALCALINO (KOH).
• VOLTAGEM DE 1,5 V E NÃO SÃO
RECARREGÁVEIS.
• DURAM MAIS, MANTÊM A VOLTAGEM CONSTANTE
POR MAIS TEMPO E PRODUZEM CERCA DE 50% MAIS
DE ENERGIA, PORQUE O KOH É MELHOR
CONDUTOR ELETROLÍTICO.
PILHAS ALCALINASPILHAS ALCALINAS
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHAS ALCALINASPILHAS ALCALINAS
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• PRESENÇA DE Hg EM MEIO ALCALINO.
• NÃO SÃO RECARREGÁVEIS, PORÉM POSSUEM
VIDA LONGA, VOLTAGEM DE 1,35 V.
• É FEITA EM TAMANHO PEQUENO – FORMATO
BOTÃO – E, POR ISSO, SÃO EMPREGADAS EM
APARELHOS PEQUENOS: APARELHO DE SURDEZ,
CALCULADORAS PORTÁTEIS, RELÓGIOS DE PULSO.
PILHA DE MERCÚRIOPILHA DE MERCÚRIO
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHA DE MERCÚRIOPILHA DE MERCÚRIO
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• VOLTAGEM DE 1,4 V – ATÉ A DESCARGA.
• VANTAGEM: PODEM SER RECARREGADAS ATÉ
4.000 VEZES, SENDO, POR ISSO, EMPREGADAS EM
APARELHOS ELÉTRICOS SEM FIO: CÂMERAS DE
VÍDEO, TELEFONES SEM FIO;
• DESVANTAGEM: MUITO MAIS CARAS QUE AS
BATERIAS DE CHUMBO.
PILHA DE NÍQUELPILHA DE NÍQUEL--CÁDMIOCÁDMIO
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHA DE NÍQUELPILHA DE NÍQUEL--CÁDMIOCÁDMIO
AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
• GRANDE AVANÇO: MARCAPASSO CARDÍACO.
• FORNECE UMA VOLTAGEM DE 2,8 V.
• VANTAGENS: NÃO-EMISSÃO DE GASES (PODEMOS
FECHÁ-LA), DURAÇÃO DE 5 A 8 ANOS.
PILHA DE LÍTIO OU LÍTIOPILHA DE LÍTIO OU LÍTIO--IODOIODO
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AS PILHAS E O COTIDIANOAS PILHAS E O COTIDIANO
PILHA DE LÍTIO OU LÍTIOPILHA DE LÍTIO OU LÍTIO--IODOIODO
CORROSÃOCORROSÃO
• A CORROSÃO É UMA DETERIORAÇÃO DOS
METAIS PROVOCADA POR PROCESSOS
ELETROQUÍMICOS (REAÇÕES DE OXI-REDUÇÃO).
• O FERRO SEMPRE CONTÉM POUCAS IMPUREZAS
(OUTROS METAIS TAMBÉM).
• POR ISSO, ADMITE-SE QUE O FERRO, DE UM LADO, E
AS IMPUREZAS, DE OUTRO, FUNCIONAM COMO DOIS
POLOS DE UMA PILHA.
POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?
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CORROSÃOCORROSÃO
POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?
CORROSÃOCORROSÃO
POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?
• NA FORMAÇÃO DA FERRUGEM:
1) A PRESENÇA DO AR (OXIGÊNIO) E DA UMIDADE
(ÁGUA) SÃO FUNDAMENTAIS, POIS FAZEM
PARTE DA REAÇÃO.
2) A PRESENÇA, NO AR, DE CO2 E SO2 E OUTRAS
SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS ACELERA A CORROSÃO,
POIS DESLOCAM A REAÇÃO PARA A DIREITA.
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CORROSÃOCORROSÃO
POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?POR QUE OCORRE A FORMAÇÃO DA FERRUGEM?
3) AMBIENTES SALINOS ACELERAM A FORMAÇÃO DA
FERRUGEM, POIS AUMENTAM A CONDUTIVIDADE
ELÉTRICA ENTRE OS POLOS DA PILHA.
AVANÇOSAVANÇOS