b sc eletroquÍmica - eletrÓlise. fÍsico-quÍmica eletrÓlise
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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.
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