AULA 6 ELETROQUÍMICA II

Prévia do material em texto

*
ELETROQUÍMICA II
COLÉGIO NAVAL
MARINHA DO BRASIL
2º Ten (RM2 – T) THAIS SILVA
2012
*
OBJETIVOS
Apresentar e equacionar os processos de eletrólise ígnea e de eletrólise em solução aquosa.
Apresentar as leis de Faraday e resolver exercícios envolvendo aspectos quantitativos da eletrólise.
Exemplificar o uso de metais de sacrifício.
*
TÓPICOS
Eletrólise.
Mecanismo da Eletrólise ígnea.
Mecanismo da Eletrólise aquosa.
Aspectos quantitativos da eletrólise.
Metais de sacrifício.
*
ELETRÓLISE
É a reação de oxido-redução não espontânea provocada pela passagem de corrente elétrica.
É um inverso de uma pilha.
Por ser um processo não espontâneo a eletrólise só ocorre com o auxílio de um circuito elétrico composto de um gerador, que fornece energia, e de uma cuba eletrolítica onde deve haver eletrólitos. Esses eletrólitos vão para eletrodos de sinal contrário, perdendo ou ganhando elétrons.
*
Como Funciona a Eletrólise
(+)
(-)
B-
A+
Cuba eletrolítica
Eletrólito
Eletrodos inertes
*
Obs: A reação que ocorre em uma eletrólise é o inverso da reação de uma pilha. Assim para que ocorra uma eletrólise, é necessário que o gerador forneça uma ∆E superior à reação da pilha (espontânea).
Enquanto as pilhas geram corrente elétrica, a eletrólise consome essa mesma corrente. Isso causa uma diferença de definição de catodo e do anodo.
ELETRÓLISE
*
As substâncias que serão submetidas à eletrólise podem estar liquefeitas (fundidas) ou em solução aquosa.
Tipos de eletrólise
Eletrólise Ígnea
Eletrólise em meio aquoso
ELETRÓLISE
Eletrólise Ígnea: é o nome dado de uma reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido.
Eletrólise em meio aquoso: é o nome dado de uma reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de uma solução aquosa de eletrólito.
*
Eletrólise Ígnea
ELETRÓLISE
Resultado da eletrólise:
 Deposição de sódio no eletrodo negativo (catodo).
 Formação de bolhas gasosas de cloro no eletrodo positivo (anodo).
O cloreto de sódio ao ser fundido se ioniza produzindo íons cloro e íons sódio. 
*
Semi - reações da eletrólise ígnea do NaCl
Ânodo (+): 2 Cl-  Cl2(g) + 2e- (oxidação)
Cátodo (-): 2 Na+ + 2e-  2 Na(s) (redução)
Reação Global: 2 Cl- + 2 Na+  Cl2(g) + 2 Na(s)
Obs: O número de elétrons libertados no anodo é sempre igual ao número de elétrons absorvidos no catodo, em qualquer instante da eletrólise.
ELETRÓLISE
Eletrólise Ígnea
*
ELETRÓLISE
Eletrólise em meio aquoso
*
Ordem de descarga de cátions e ânions
Ordem decrescente de descarga dos principais cátions
Au3+, Pt2+, Hg2+, Ag1+, Cu2+, Ni2+, Cd2+, Pb2+, Fe2+, Zn2+, Mn2+, H+, Al3+, Mg2+, Na1+, Ca2+, Ba2+, K1+, Li1+, Cs1+.
ELETRÓLISE
Ordem decrescente de descarga dos principais ânions
*
Eletrólise Aquosa do Cloreto de Sódio
ELETRÓLISE
*
2 NaCl(aq) + 2 H2O(l)  2 Na+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g)
Eletrólise Aquosa do Cloreto de Sódio
ELETRÓLISE
*
Eletrólise de FeSO4 em solução aquosa diluída, com eletrodos inertes
ELETRÓLISE
*
Eletrólise de H2SO4 em solução aquosa diluída, com eletrodos de cobre
*
 Aspectos Quantitativos da Eletrólise
Na indústria eletroquímica, além dos aspectos qualitativos das reações, há o interesse em prever as quantidades das substâncias produzidas no interior da cubas.
Tomando-se como exemplo a eletrólise ígnea do cloreto de sódio: Quantos gramas de sódio se obtém durante o processo?
ELETRÓLISE
*
 Relação da Quantidade de Elétrons com a Carga Elétrica
A quantidade de eletricidade ou carga que passa por uma célula eletrolítica é calculada da seguinte forma:
Q = I x t
Q  quantidade de eletricidade ou carga (C)
I  corrente elétrica (A)
t  tempo em segundos
ELETRÓLISE
*
 Relação da Quantidade de Elétrons com a Carga Elétrica
Em 1909, Robert Milikan, determinou que um elétron possui carga de 1,602 x 10-19 C.
1 mol de elétrons  6,02 x 1023 e-
Quantidade total de carga transportada por 1 mol de elétrons:
1,6 x 10-19 C x 6,02 x 1023 = 9,65 x 104 C
Constante de Faraday
ELETRÓLISE
*
Exemplo: Numa pilha, o eletrólito está contido em uma lata de zinco que funciona como um dos eletrodos. Que massa de Zn é oxidada a Zn2+ durante a descarga desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos, envolvendo uma corrente de 5,36 x 10-1 A? (Massa molar: Zn = 65 g/mol)
I = 5,36 x 10 -1 A
t = 30 min = 30 x 60 s = 1800 s
Q = I x t
Q = 965 C
 Relação da Quantidade de Elétrons com a Carga Elétrica
ELETRÓLISE
*
Exemplo: Numa pilha, o eletrólito está contido em uma lata de zinco que funciona como um dos eletrodos. Que massa de Zn é oxidada a Zn2+ durante a descarga desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos, envolvendo uma corrente de 5,36 x 10-1 A? (Massa molar: Zn = 65 g/mol)
Q = I x t
Q = 965 C
 Relação da Quantidade de Elétrons com a Carga Elétrica
ELETRÓLISE
*
*
ELETRÓLISE
Aplicação
Com a Eletrólise, é possível revestir peças.
Cobre (cobreação);
Zinco (zincagem);
Cromo (cromagem);
Prata (prateação);
Ouro (douração).
Costuma-se chamar de galvanização esse processo que produz um revestimento metálico.
*
EXERCÍCIOS
1. 
*
EXERCÍCIOS
2. 
*
EXERCÍCIOS
3. Calcular a massa de níquel depositado numa eletrólise realizada durante 10 minutos, por uma corrente de 9,65 ampéres, usando uma solução aquosa de NiSO4. 
*
EXERCÍCIOS
4. 
*
(a) vista da coluna do gradil; 
Corrosão eletroquímica 
(b) detalhe ampliado da base da coluna.
Decorrente da exposição atmosférica, em monumento de ferro fundido situado na Praça Tiradentes : 
*
Corrosão e Proteção de Metais
É a deterioração de materiais metálicos pelo processo eletroquímico que ocorre nas reações de óxido-redução.
*
Corrosão e Proteção de Metais
 Fe + ½ O2 + H2O  Fe(OH)2
O produto da corrosão do Fe, Fe(OH)2, é posteriormente oxidado a Fe(OH)3.
2 Fe (OH)2 + ½ O2 + H2O  2 Fe(OH)3 (ferrugem)
Corrosão do Ferro
*
A proteção de um metal – ferro ou aço – é realizada utilizando-se um metal que apresente maior tendência de perder elétrons (maior potencial de oxidação). Esse metal se oxida e evita a corrosão do ferro, por isso, é denominado metal de sacrifício.
Corrosão e Proteção de Metais
*
5. A corrosão do ferro, processo que se inicia pela formação de íons Fe2+, pode ser evitada colocando-se o ferro em contato com um metal que se oxide mais facilmente. 
Dada a tabela a seguir de potenciais de redução: 
Quais dos metais citados protegem o ferro da corrosão?
Escreva a reação do ferro com um dos metais da resposta anterior, indicando o potencial da pilha formada.
EXERCÍCIOS