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Eletroquímica Elton Sitta esitta@ufscar.br Eletroquímica: Aula 1 Eletroquímica Termodinâmica de soluções Cinética de reações Quântica Sistema Eletroquímico 2 condutores eletrônicos (eletrodos) 1 condutor iônico (eletrólito) Físico-Química - + Eletroquímica: Aula 1 reagente produto Difusão de espécies: dinâmica dos fluidos Adsorção de espécies em superfícies Química do estado sólido Catálise (eletrocatálise) R P Efeito do solvente Química de coordenação Transferencia de elétrons Eletrodos: metal, polímeros condutor, carbono, semi-condutores etc Eletrólitos: solução contendo íons, polímeros permeáveis íons, sais fundidos etc Eletroquímica: Aula 1 EMENTA 1 - INTRODUÇÃO 2 - PROPRIEDADES DO ELETRÓLITO 3 – INTERFACES E CÉLULAS 4 – ELETROQUÍMICA NO EQUILÍBRIO 6 – TERMODINÂMICA ELETROQUÍMICA 5 – CINÉTICA ELETROQUÍMICA 6 – ELETROQUÍMICA APLICADA BIBLIOGRAFIA 1. ATKINS, P.W. - Physical Chemistry, 5a. Ed., Oxford, 1994. 2. MOORE, W.J. - Físico-Química, Vol. 2. Trad. de H. Li Chun, I. Jordan e M.C. Ferreroni, 4a. Ed., Edgard Blücher-EDUSP, São Paulo, 1976. 3. OLIVEIRA BRETT, A.M. & BRETT, C.M.A. - Electroquímica: princípios, métodos e aplicações. Oxford, New York, 1993. 4. DENARO, A.R. - Fundamentos de Eletroquímica. Trad. de J.H. Maar. Edgard Blücher-EDUSP, São Paulo, 1974. 5. TICIANELLI, E.A.; GONZALEZ, E.R. - Eletroquímica. Edusp, São Paulo, 1998. 6. PILLA, L. Físico-Química II, 2ª ed. Editora UFRGS, Porto Alegre, 2010. AVALIAÇÃO 3 provas P1 – 26/04 P2 – 03/06 P3 – 05/07 + Exercícios em sala de aula + substitutiva (12/07) contendo todo conteúdo mas com peso distinto para a parcial a ser substituída Eletroquímica: Aula 2 Leis de Faraday para Eletrólise 1 - Quantidade de produto primario formado no eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de “eletricidade” (carga) que passa pela solução Dalton (1808) Thomson (1897) Rutherford (1911) Leis de Faraday (1834) (1791-1867) Experimentos com deposição de metais 2 eletrodos metálicos + solução contendo íons metálicos (Ag+) 2 – As quantidades de diferentes produtos primários formados em um eletrodo, pela mesma quantidade de eletricidade, são proporcionais à massa equivalente (mmetal/z) Vamos supor que 1 mol de elétrons passem pelo sistema! Esta carga irá depositar: 1 mol de Ag Ag+ + e-à Ag 1/2 mol de Cu Cu2+ + 2e-à Cu 1/3 mol de Al Al3+ + 3e-à Al 1 mol e- contém 96485,4 C (constante de Faraday) 96485,4 C / 6,02x1023 e- = 1,603x10-19 C Eletroquímica: Aula 2 Relações entre carga e massa Q = zi F ni Número de mols depositados Ex1. Qual a massa de cobre depositada em material que ficou condicionado em uma solução contendo Cu2+ onde foi aplicado 10 mA por 30 s ? Ex2. Qual a corrente necessária para depositar 1mm de Ni em todos os lados de uma placa com as dimensões 4x6 cm? O processo de deposição deve durar 20 min. Eletroquímica: Aula 2 Conceito de semi reações Células Galvanodinâmicas (energia química – energia elétrica) Estequiometria Eletroquímica Eletroquímica: Aula 2 Solução aquosa de AgNO3 Fio de Cobre Ag+ é depositada no fio (parte cinza) Cu é dissolvido (solução torna-se azul) 2Ag+(aq) + Cu(s) 2Ag(s) + Cu2+(aq) Eletroquímica: Aula 2 Solução aquosa de AgNO3 Fio de Cobre É possivel obter energia elétrica desse sistema? Qual o valor da Corrente ou da Carga? É possível aplicar as leis de Faraday? (Zero) (Não) A energia química da reação (DG) é transformada em calor Eletroquímica: Aula 2 Quando se mistura os dois reagente não há controle da reação e a transferência de elétrons é feita diretamente entre as espécies. Eletroquímica: Aula 2 Solução: “Separar” as reações Cobre Eletrólito (Sem Ag+) Ex. KNO3, NaClO4, NaCl... Prata Eletrólito (AgNO3) Ag+ solúvel Não pode ser Cobre Eletroquímica: Aula 2 O fluxo de elétron cessa rapidamente por causa da acúmulo de cargas (eletroneutralidade da solução) Formação de Cu2+ Consumo de Ag+ gera excesso de NO3- Eletroquímica: Aula 2 O problema do acúmulo de cargas é resolvido inserindo uma: Ponte Salina Placa Porosa Ocorre migração de ânions do compartimento onde a Ag+ é depositada para o compartimento onde o cobre é dissolvido. Dificulta a presença de Ag+ próximo ao fio de Cobre. Eletroquímica: Aula 2 Ânodo: ocorre oxidação Cátodo: ocorre redução Eletroquímica: Aula 2
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