Eletroquímica parte 1

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Química Geral - Eletroquímica
O estudo da relação entre a corrente elétrica 
e as reações químicas.
� Estuda a transformação de energia química em energia 
elétrica e vice-versa. 
� A transformação é através das reações químicas entre 
os elementos presentes na reação, onde um perde 
elétrons e o outro ganha. 
� Reações de oxi-redução.
Conceitos Básicos
Química Geral - Eletroquímica
� Reações de oxi-redução.
MatériaMatéria
Partículas 
eletricamente 
carregadas
Energia química energia elétricapilhas
eletrólise
� Reação com transferência de elétrons de um reagente para outro, ou
reação com variação de NOXNOX de pelo menos um elemento.
� A fotossíntese por exemplo é reação de óxido-redução. As moléculas
de clorofila utilizam energia luminosa para produzir o gás oxigênio
6CO + 6H 0 ����C H O + 6O
Reações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxi--------reduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoredução
Química Geral - Eletroquímica
6CO2 + 6H20 ����C6H12O6 + 6O2
� NOX – n. de oxidação – significa a quantidade de elétrons que uma 
espécie química vai receber ou doar numa reação:
1. O Nox de cada átomo em uma substância simples 
é sempre Zero:
Nox=0
Ex. N2, Cl2, O2, Fe, Na, Al, etc...
Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox -------- RegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegras
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2. O Nox de um íon monoatômico é sempre igual a 
sua própria carga:
Ex. K+, Ba+2, F-, Ca+2
3 . Existem elementos que apresentam NOX mais 
comuns em seus compostos. 
G
RUPO
 DO
 CARBO
NO
G
RUPO
 DO
 CARBO
NO
G
RU
PO
 DO
 N
ITRO
GÊN
IO
G
RU
PO
 DO
 N
ITRO
GÊN
IO
G
ASES
 NO
BR
ES
G
ASES
 NO
BR
ES
1
2 13 14 15 16 17
18
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1
2 13 14 15 16 17
18
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox -------- RegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegras
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G
RUPO
 DO
 CARBO
NO
G
RUPO
 DO
 CARBO
NO
G
RU
PO
 DO
 N
ITRO
GÊN
IO
G
RU
PO
 DO
 N
ITRO
GÊN
IO
G
ASES
 NO
BR
ES
G
ASES
 NO
BR
ES
ELEMENTOS
DE
TRANSIÇÃO
+1+1 +2+2 +3+3 -2-2 -1-1
ALC
ALINO
S
ALC
ALINO
S
 
TERRO
SO
S
C
ALCO
GÊNIO
S
H
ALO
GÊNIO
S
4. O Nox do elemento químicos Hidrogênio nas soluções compostas é 
geralmente +1.
Ex. HBr, H2SO4, C6H12O6
Nox= +1
Exceto quando estiver ligado a metal, formando hidretos metálicos:
Ex. NaH, CaH2
Nox= -1
Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox -------- RegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegras
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5. Nox do elemento oxigênio (O), na maioria dos compostos é -2.
Nox = -2
Ex. CO, H2SO4, 
Exceções:
Nox = - 1 Peróxidos: -1 ex. H2O2, Na2O2;
Nox = -1/2 Superóxidos: -1/2 ex. CaO4
Nox = +2 Fluoreto de Oxigênio OF2: +2
6. Os halogênios Nox=-1 quando formarem compostos binários, nos 
quais são mais eletronegativos;
Nox = -1
Exemplo – HCl, MnBr2
7. A Soma dos Nox de todos os átomos constituintes de um composto 
iônico ou molecular é sempre Zero.
Ex. Determinar o Nox do fósforo (P) no H PO .
Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox -------- RegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegras
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Ex. Determinar o Nox do fósforo (P) no H3PO4.
H3 PO4
+ 1 - 2
-- 88+ 3+ 3 + 5+ 5
+ 5+ 5NoxNox
CargaCarga = 0= 0
8. Num íon composto, o somatório dos Nox é igual a carga do íon.
Ex. Determinação do Nox do Cromo no (Cr2O7)-2
Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox Nox -------- RegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegrasRegras
(Cr O )2-- 2+ 6+ 6NoxNox
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(Cr2 O7)2-
-- 1414+ 12+ 12CargaCarga = = -- 22
OxidaçãoOxidação dede umum elementoelemento numanuma reaçãoreação químicaquímica
ÉÉ oo aumentoaumento algébricoalgébrico dede seuseu noxnox..
ÉÉ aa perdaperda dede elétronselétrons porpor parteparte dessedesse elementoelemento..
Reações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxi--------reduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoredução
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ReduçãoRedução dede umum elementoelemento numanuma reaçãoreação químicaquímica
ÉÉ aa diminuiçãodiminuição algébricaalgébrica dede seuseu noxnox..
ÉÉ oo ganhoganho dede elétronselétrons porpor parteparte dessedesse elementoelemento..
Exemplo:
Reações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxi--------reduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoredução
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� Nas reações de oxidaçãoNas reações de oxidaçãoNas reações de oxidaçãoNas reações de oxidação----redução entre metais e redução entre metais e redução entre metais e redução entre metais e 
soluções de sais metálicos, verificasoluções de sais metálicos, verificasoluções de sais metálicos, verificasoluções de sais metálicos, verifica----se que uns se que uns se que uns se que uns 
metais possuem uma maior tendência para ceder metais possuem uma maior tendência para ceder metais possuem uma maior tendência para ceder metais possuem uma maior tendência para ceder 
do que outros, ou seja, estes metais possuem do que outros, ou seja, estes metais possuem do que outros, ou seja, estes metais possuem do que outros, ou seja, estes metais possuem 
maior poder redutor.maior poder redutor.maior poder redutor.maior poder redutor.
� Quando as reações de óxidoQuando as reações de óxidoQuando as reações de óxidoQuando as reações de óxido----redução são redução são redução são redução são 
espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que 
Química Geral - Eletroquímica
espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que espontâneas acontecem conforme sentido em que 
a espécie com maior poder redutor é oxidada, a espécie com maior poder redutor é oxidada, a espécie com maior poder redutor é oxidada, a espécie com maior poder redutor é oxidada, 
� Ordenando os metais por ordem crescente do seu Ordenando os metais por ordem crescente do seu Ordenando os metais por ordem crescente do seu Ordenando os metais por ordem crescente do seu 
poder redutor a série eletroquímica.poder redutor a série eletroquímica.poder redutor a série eletroquímica.poder redutor a série eletroquímica.
Reações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas nãoReações eletroquímicas não--------espontâneasespontâneasespontâneasespontâneasespontâneasespontâneasespontâneasespontâneas
conversão de energia elétrica em energia química, 
denominado eletróliseeletróliseeletróliseeletrólise.
Reações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxiReações de oxi--------reduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoreduçãoredução
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Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas Reações eletroquímicas espontâneas 
conversão de energia química em energia elétrica, 
denominado pilha ou célula galvânica.pilha ou célula galvânica.pilha ou célula galvânica.pilha ou célula galvânica.
- +
bateria 
saída de eléltronsentrada de eléltrons
Eletrodo positivo ou anodoEletrodo negativo ou catodo
Célula Eletrolítica
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Célula eletrolítica
� A condução de corrente elétrica por um metal é feita pelo deslocamento de
elétrons.
� Em uma solução de eletrólito a carga elétrica é transportada através do líquido
pelo deslocamento de íons, e não de elétrons.
Eletrólise
AnodoCatodo
Eletrodo onde ocorre Eletrodo onde ocorreEletrólise Ígnea
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Eletrodo onde ocorre 
a oxidação
Eletrodo onde ocorre 
a redução
Eletrólise
Eletrólise em Solução AquosaEletrólise em Solução Aquosa
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Reação no catodo: 4H2O(l) + 4e- → 2H2(g) + 4OH-(aq)
Reação no anodo: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+ (aq) + 4e-
Soma das reação : 6H2O(l) → O2(g) + 2H2(g) + 4H+(aq) + 4OH-
Reação celular: 2H2O(l) → O2(g) + 2H2(g)
A reação a qual ocorre a perda de elétrons é chamada de _________ e a reação 
que há ganho de elétrons é chamada de _______:
� a) Redução e oxidação;
� b) espontânea e endotérmica;
� c) oxidação e redução;
� d)oxidação e endotérmica;
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� d)oxidação e endotérmica;
A quantidade de alteração química que ocorre durante a
eletrólise é diretamente proporcional à quantidade de carga
elétrica que passa através da célula eletrolítica:
Relações Estequiométricas na Eletrólise
Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)
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Q = carga = coulomb (C)
I = corrente elétrica = ampère (A)
t = tempo (s)
Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)
� Faraday determinou experimentalmente que a carga que
deve passar através da célula eletrolítica para depositar
um mol de uma sustância monovalente em um eletrodo é
96485 C.
1 mol e1 mol e1 mol e1 mol e---- (elétrons)(elétrons)(elétrons)(elétrons)⇔⇔⇔⇔ 9,65 x 109,65 x 109,65 x 109,65 x 104444 CCCC
Relações Estequiométricas na Eletrólise
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1 mol e1 mol e1 mol e1 mol e---- (elétrons)(elétrons)(elétrons)(elétrons)⇔⇔⇔⇔ 9,65 x 109,65 x 109,65 x 109,65 x 104444 CCCC
1 Ƒ 1 Ƒ 1 Ƒ 1 Ƒ ⇔⇔⇔⇔ 9,65 x 109,65 x 109,65 x 109,65 x 104444 C/mol eC/mol eC/mol eC/mol e----
� Em uma cuba eletrolítica uma corrente de 2,0A atravessa uma solução de 
CuSO4 durante 20 min. Quantos gramas de cobre são depositados no cátodo.
� Análise: Determinar a semi reação – nesta caso o Cu esta sendo reduzido.
� Cu+2 + 2e � Cu(s)
� Portanto 1 mol de Cu � 2mol e (elétrons)
� Solução:
1) Cálculo da quantidade de carga que é transferida:
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1) Cálculo da quantidade de carga que é transferida:
t = 20 min = 1200s
I = 2,0A
Q= 2,0 x 1200
Q = 2400C
Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)Q = I(A) x t(s)
1 mol e1 mol e1 mol e1 mol e---- (elétrons)(elétrons)(elétrons)(elétrons)⇔⇔⇔⇔ 9,65 x 109,65 x 109,65 x 109,65 x 104444 CCCC
x ⇔⇔⇔⇔2400 C
2) Cálculo da quantidade de mols de elétrons transferida:
1 mol e1 mol e1 mol e1 mol e---- (elétrons)(elétrons)(elétrons)(elétrons)⇔⇔⇔⇔ 9,65 x 109,65 x 109,65 x 109,65 x 104444 CCCC
x ⇔⇔⇔⇔ 2400 C
X = 0,0249 mols e
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3) Cálculo da massa transferida
1 mol de Cu � 2 mols e
X mols de Cu � 0,0249 mols e
X = 0,01245 mols de CuX = 0,01245 mols de CuX = 0,01245 mols de CuX = 0,01245 mols de Cu
1 mol de Cu � 63,55g
0,01245 mols de Cu � xg Cu
X= 0,791g de Cu
Quanto tempo, em minutos seria necessário para depositar 0,500g de Ni 
metálico sobre um objeto tbém metálico, utilizando uma corrente de 
3,00A. O níquel reduzido a partir do estado de oxidação +2.
1. Montar a semi reação química
2. Calcular o n. mols elétrons
3. Cálculo da quantidade de coulombs
4. Cáculo do tempo;
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Exercício prático 2 pág. 182Exercício prático 2 pág. 182Exercício prático 2 pág. 182Exercício prático 2 pág. 182 .... Quantos moles de íon hidróxido serão produzidos 
no cátodo durante a eletrólise da água, se uma corrente de 4,00A percorre 
o circuito durante 200s? A reação no cátodo é: Resposta 8,29x10-3 mol 
OH-
2H2O + 2e � H2(g) + 2OH-
Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182 .... Quantos minutos serão necessários para 3,00g de 
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Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182Exercício prático 3 pág. 182 .... Quantos minutos serão necessários para 3,00g de 
ouro serem depositadas, se a corrente na eletrólise de uma solução de 
AuCl3, for de 10,0 A. Resposta 7,33 min.
Exercício prático 4 pág. 182. Exercício prático 4 pág. 182. Exercício prático 4 pág. 182. Exercício prático 4 pág. 182. Qual a corrente necessária para que sejam depositados 
3,0g de outro em 20 minutos, na eletrólise de uma solução de AuCl3. Resposta 
3,67A