b sc eletroquÍmica - eletrÓlise. fÍsico-quÍmica eletrÓlise

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B SCELETROQUÍMICA - ELETRÓLISE

FÍSICO-QUÍMICAELETRÓLISE

1. ELETRÓLISE:

REAÇÃO NÃO-ESPONTÂNEA DE REDOX EM QUE OS ÍONS SOFREM DESCARGAS ELÉTRICAS, O ÍON TORNA-SE NEUTRO.

2. NA ELÉTROLISE: (CRAO)

CÁTODO :

REDUÇÃO.

ÂNODO:

OXIDAÇÃO

POLO (-) POLO (+)

O CÁTION (+), ÍON POSITIVO

MIGRA PARA O CÁTODO (-)

O ÂNION (-) ÍON NEGATIVO MIGRA PARA O ÂNODO (+)

3. ELETRÓLISE ÍGNEA: PRIMEIRO O COMPOSTO SÓLIDO PASSA AO ESTADO LÍQUIDO (É FUNDIDO) PARA QUE HAJA CONDUÇÃO ELÉTRICA. COMO POR EXEMPLO A ELETRÓLISE ÍGNEA DO NaCℓ:

C

Á

T

O

D

O

-

Â

N

O

D

O

+

Na+ (CÁTION)

Cl- (ÂNION)

1 – Fusão : NaCl (s) Na+(ℓ) + Cl-(ℓ)

2- Cátodo: Na+(ℓ) + e- Na0(ℓ)

3- Ânodo: Cl-(ℓ) ½ Cl2(ℓ) + e-

EQUAÇÃOGLOBAL NaCl (s) Na0(ℓ) + ½ Cl2(ℓ)

4. ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA:

NA ÁGUA HAVERÁ COMPETIÇÃO:

ENTRE O H+ E O CÁTION

E ENTRE O ÂNION E OH-.

DEVEMOS ENTÃO MEMORIZAR A ESCALA DE PRIORIDADE DE DESCARGA.

ALCA-

LINOS

ALCA-

LINOS

TERRO-

SOS

Aℓ+3

H+

DEMAISCÁTIONS

FACILID

ADE DE D

ESCARGA AUMENTA

ÂNIONSOXIGE-NADOS

FLUORE-TOS

OH-

HSO4-

ÂNIONS NÃO OXIGENADOS

FACILID

ADE DE D

ESCARGA AUMENTA

ELETRÓLISE DO NaCℓ EM SOLUÇÃO AQUOSA:

1- H2O H+ + OH-

2- NaCℓ(s) Na+(aq) + Cℓ-(aq)

3- Cátodo: H+ + e- ½ H2

4- Ânodo: Cℓ- ½ Cℓ2 + e-

NaCℓ + H2O Na+ + OH- + ½ H2 + ½ Cℓ2

AUTO-IONIZAÇÃO

DISSOCIAÇÃO

REDUÇÃO

OXIDAÇÃO

QUANDO O OH- OXIDA CONSIDERA-SE QUE A ÁGUA OXIDA, POIS A HIDROXILA PROVÉM DA ÁGUA.

MECANISMO DA OXIDAÇÃO DO OH- :

1ª ETAPA: 2H2O 2H+ + 2OH-

2ª ETAPA: 2OH- 2e- + H2O2

3ª ETAPA: H2O2 H2O + ½ O2

1H2O 2H+ + ½ O2 + 2e-

QUANDO O H+ REDUZ CONSIDERA-SE QUE A ÁGUA SOFRE REDUÇÃO, POIS O PRÓTON PROVÉM DA ÁGUA.

MECANISMO DA REDUÇAÕ DO H+

1ª ETAPA: 2H2O 2H+ + 2OH-

2ª ETAPA: 2H+ + 2e- H2

2H2O + 2e- H2 + 2OH-

ESTEQUIOMETRIA NA ELETRÓLISE

1 FARADAY (F) = CARGA ELÉTRICA DE 1 MOL DE ELÉTRONS = 96.500C

Q = i. t

Q = CARGA EM COULOMB (C)i = CORRENTE ELÉTRICA EM AMPÈREt = TEMPO EM SEGUNDOS.

QUAL A MASSA DE CÁLCIO (40g/mol) DEPOSITADA POR UMA CARGA DE 96500C QUANDO SUBMETIDO A ELETRÓLISE COM RENDIMENTO (R) DE 50%?

RESOLUÇÃO:

Ca+2 + 2e- Ca°

2 MOLS DE e- 1 MOL DE Ca

2.96500C 40g Ca

96500C Xg Ca

100% 20g

50% Xg

X = 20g Ca

X = 10g Ca

1º CONSIDERAR 100% DE R

m = massa em gramas. E = equivalente-grama E= massa molar do íon / carga do íon(Considerar a carga > 0).t = tempo em segundos i = corrente em Ampére.96500C carga de 1 mol de elétrons

E. t. i

m =

96500C

QUAL A MASSA DE COBRE (63,5g/mol) DEPOSITADA NO CÁTODO, A PARTIR DA ELETRÓLISE DE 5L DE UMA SOLUÇÃO 1MOL/L DE NITRATO DE COBRE II, DURANTE 5 MINUTOS COM CORRENTE DE 965 AMPÉRE?

RESOLUÇÃO:

E = 63,5g/2 = 31,75g TEMPO(s) = 5.60s = 300s

m = E.t.i / 96500C

m = 31,75g.300s.965A / 96500C

m = 31,75g.3 m = 95,25g