Aula 08 - Eletroquimica (1)

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Eletroquímica
Parte da química que associa eletricidade com reações químicas. 
Pilhas
Em uma pilha, há transformação química (reação química) que produz a transferência de elétrons entre duas espécies, formando um diferencial de potencial elétrico (eletricidade). 
A reação de transferência de elétrons é denomina de reação de oxirredução (REDOX).
Reação de Oxirredução
Agente redutor: espécie química que PROVOCA a redução da outra espécie.
Agente oxidante: espécie química que PROVOCA a oxidação da outra espécie.
O agente redutor SOFRE oxidação.
O agente oxidante SOFRE redução.
elétrons
Reação de Oxirredução
X perde um elétron vira X+. 
Há aumento de sua carga (NOX)
X é agente redutor
X é oxidado
Y recebe um elétron vira Y-
Há redução de sua carga (NOX)
Y é agente oxidante
Y é reduzido
elétrons
Reação de Oxirredução
Cu perde 2 elétrons vira
Houve aumento de sua carga
Cu é agente redutor
Cu foi oxidado
Ag recebe 2 elétrons vira Y-
Houve redução de sua carga 
Ag é agente oxidante
Ag foi reduzido
elétrons
Reação de Oxirredução
 Perde 2 elétrons vira
Houve aumento de sua carga
 É agente redutor
 Foi oxidado
Recebe 2 elétrons vira Y-
Houve redução de sua carga 
Agente oxidante
Foi reduzido
elétrons
Pilha 
Usa o processo natural de transferência de elétrons entre os agentes redutor e oxidante, para gerar eletricidade.
Eletricidade: movimento de elétrons ordenado.
Pilha de Daniel ou pilha eletroquímica: possui um catodo (ou cátodo) e um anodo (ou ânodo) que são denominados de ELETRODOS. Um eletrodo sofrerá oxidação (anodo) e outro eletrodo sofrerá redução (cátodo). Ou seja, ocorre uma reação REDOX de transferência de elétrons.
vídeo
V
̶
+
ANODO
Sofre oxidação
Perde elétrons
Pólo (-)
CATODO
Sofre redução
Recebe elétrons
Pólo (+)
Ponte salina
Semirreações
Reação global da pilha Zn/Cu
Obs.: A Ponte salina
 As cubas contendo os eletrodos estão conectados por uma PONTE SALINA. É um tubo de vidro em forma de U que contém de uma solução salina (KCl, KNO3, NH4, NO3), que não participa efetivamente das reações nos eletrodos nem reagir com as soluções. 
 Entretanto, os cátions e ânions da solução salina migram para as cubas dos eletrodos com o objetivo de equilibrar as cargas.
 Pode existir uma membrana porosa, no lugar da ponte, em sistemas que existe apenas uma cuba. A membrana permite a transferência de cargas sem ocorrer mistura.
Obs.: A Ponte salina
No catodo, a tendência é aumentar a concentração de Y- no meio. A elevada concentração de carga negativa pode repelir os elétrons oriundos do anodo, cortando o circuito elétrico da pilha. Dessa forma, os cátions da solução salina migram para a solução do catodo, equilibrando as cargas e mantendo o potencial E.
Da mesma forma, na anodo, a tendência é aumentar a concentração de X+ no meio. A elevada concentração de carga positiva pode inverter o sentido da transferência de elétrons, cortando o circuito elétrico da pilha. Dessa forma, os ânions da solução salina migram para a solução do anodo, equilibrando as cargas e mantendo o potencial E.
Potencial Padrão
Cada semirreação (eletrodo) possui um potencial padrão E0, dado em volts (V). A soma dos potenciais de cada semirreação, fornece o potencial global da pilha. 
E  equivale a quantidade de energia gerada pela semirreação.
Potencial Padrão
 É dito potencial padrão pode ser de redução ou de oxidação E0
 Vai depender do tipo da reação. 
E = - 0,76 V
E = + 0,34 V
E0 de redução
Potencial padrão
Cada semirreação (eletrodo) possui um potencial elétrico, dado em volts (V): capacidade de gerar eletricidade. 
Potencial padrão
Quando o potencial gerado pelos eletrodos fornece um valor positivo temos uma reação ESPONTÂNEA.
Caso Eglobal dê um valor negativo a reação é não espontânea, e a pilha não irá funcionar.
Obs. Importante!
 O potencial elétrico da semirreação irá definir qual o eletrodo que sofrerá oxidação.
 A semirreação que fornecer o maior valor de potencial, sofrerá oxidação. 
0,78V
0,32V
0,78V
Pilha Fe/Fe2+ e Cu2+/Cu
Reação 1: E = + 0,44 V
Reação 2: E = +0,34 V 
TOTAL = + 0,78V
0,32V
Pilha Zn/Zn2+ e Fe2+/Fe
Reação 1: E = + 0,76 V
Reação 2: E = - 0,44 V 
TOTAL = + 0,32V
Potencial padrão
Pilha Fe/Fe2+ e Cu2+/Cu
O ferro produziu um potencial de redução maior que o cobre.
Logo, o ferro sofre a oxidação, ficando no anodo.
E o ferro provoca a redução do cobre, que fica no catodo. 
Pilha Zn/Zn2+ e Fe2+/Fe
O zinco forneceu maior E0.
Logo, o zinco sofre oxidação (anodo) e provoca a redução do ferro.
O ferro fica no catodo.
Obs. MUITO importante: quando a equação da semirreação é multiplicada por algum fator, alterando assim o coeficiente estequiométrico, o potencial padrão NÃO se altera.
Exercício
Construa uma pilha que forneça o maior potencial padrão global, partindo das semirreação abaixo. Indique qual o eletrodo deve ser o anodo e qual será o catodo; qual eletrodo sofre redução e qual sofre oxidação; o caminho percorrido pelos elétrons.
Corrosão é um ataque destrutivo e não intencional de um material, devido à reação química ou eletroquímica com o ambiente.
Esse processo resulta na destruição ou deterioração do material, seja por perda de massa ou pela formação de incrustações.
Corrosão
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As peças expostas ao ar livre estão em contato direto com oxigênio atmosférico e com umidade (água). Esse contato provoca a oxidação do ferro a Fe2+ e liberando 2 elétrons, que serão conduzidos pela própria peça (↑ condutividade elétrica) até o lado catódico, onde provocarão a redução do oxigênio e da água, gerando hidroxila OH-. A hidroxila por sua vez, reage com o Fe2+, formando hidróxido ferroso, que é rapidamente oxidado a óxido férrico hidratado (Fe2O3.H2O = FeOOH), conhecido como ferrugem.
FERRUGEM