eletrólise kelvin

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Eletroquímica - Eletrólise

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Page 1: Eletrólise kelvin

Eletroquímica - Eletrólise

Page 2: Eletrólise kelvin

01 - Introdução Ocorre à custa de

trabalho elétrico.

A eletrólise consome

energia livre

É todo processo químico não espontâneo (ΔG > 0)

provocado por corrente elétrica.

Eletrólise

ELETRÓLISE

NÃO ESPONTÂNEO

Page 3: Eletrólise kelvin

O PAI DA ELETRÓLISE

Michael

Faraday Meados do

séc. XIX

Page 4: Eletrólise kelvin

APLICAÇÕES DA ELETRÓLISE

Produção de metais como...

Alumínio

Page 5: Eletrólise kelvin

Ferro galvanizado

Prateamento de talheres

Page 6: Eletrólise kelvin

Cromagens

Page 7: Eletrólise kelvin

Sódio metálico Cloro gasoso

PRODUTOS PRINCIPAIS

DO NaCl

Page 8: Eletrólise kelvin

02 – Mecanismo da eletrólise

GERADOR

EL

ÉT

RO

NS

+ –

EL

ÉT

RO

NS

Na0(s)

Na+(aq)

Na+(aq)

Na0(s)

Cl0(s)

Cl0(s)

Cl -

(aq)

Cl -

(aq)

Cuba eletrolítica

meio contendo uma

substância XY

Pólo positivo

Ânodo

Descarrega os ânions

Ocorre oxidação

Semi-reação do ânodo

2Cl–(aq) →Cl2 + 2 e–

Pólo negativo

Cátodo

Descarrega os cátions

Ocorre redução

Semi-reação do cátodo

Na+(aq) + e–→Na0

(s)

Page 9: Eletrólise kelvin

Estudaremos dois tipos de eletrólise:

Eletrólise Ígnea: É a eletrólise da substância fundida.

Eletrólise Aquosa: É a eletrólise da substância em

solução aquosa.

Page 10: Eletrólise kelvin

03 – Eletrólise ígnea

Eletrólise ígnea do sulfeto de alumínio.

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

Aℓ2S3(s) → Aℓ+3(ℓ) + S-2

(ℓ) 2 3

Aℓ+3(ℓ) + 3e– → Aℓ0

(ℓ)

S-2(ℓ)

→ S0(ℓ) + 2e–

Aℓ2S3(s) → 2Aℓ0(ℓ) + 3S0

(ℓ)

x 2

x 3

2 6 2

3 3 6

Page 11: Eletrólise kelvin

Eletrólise ígnea do cloreto de sódio.

NaCl

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

Page 12: Eletrólise kelvin

Eletrólise ígnea do brometo de magnésio.

MgBr2

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

Page 13: Eletrólise kelvin

04 – Eletrólise da água.

Ionização da água: 2H2O(l) 2H+(aq) + 2OH-

(aq)

reação catódica: 2H+(aq) + 2e– H2(g)

reação global: H2O(l) H2(g) + ½O2(g)

reação anódica: 2OH-(aq) 2e– + H2O + ½O2(g)

Page 14: Eletrólise kelvin

04 – Eletrólise em solução aquosa.

Na eletrólise aquosa teremos a presença de

“ DOIS CÁTIONS “ e “ DOIS ÂNIONS “

Neste caso teremos que observar a

“ ORDEM DE DESCARGA DOS ÍONS ”

Page 15: Eletrólise kelvin

ORDEM DE DESCARGA

CÁTIONS ÂNIONS

Alcalinos F-

Alcalinos terrosos Oxigenados( SO4-2, NO3

-...)

Alumínio (Al3+) OH-

H+ HSO4

-

Mn2+, Zn2+, Fe2+... Ânions orgânicos

Cu2+, Ag+, Au3+... Não – oxigenados ( Cl-, Br-, I-)

Facilidade

Page 16: Eletrólise kelvin

ELETRÓLISE AQUOSA DO NaCl

Dissociação do NaCl: NaCl → Na+ + Cl -

Autoionização da água: H2O → H

+ + OH

-

Semirreação no cátodo: 2 H+ + 2e- → H2

Semirreação no ânodo: 2 Cl - → Cl2 + 2e-

Reação global: 2 NaCl - + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl2

solução cátodo ânodo

Page 17: Eletrólise kelvin

ASPECTOS QUANTITATIVOS DA

ELETRÓLISE

Quanto vale 1 mol de elétrons?

1 mol = 6,02.1023 partículas ( elétrons ).

Que carga corresponde a esse valor?

ROBERT MILLIKAN (1909)

MICHAEL FARADAY (1834)

Carga do elétron = 1,6.10 -19 C (coulomb).

1 elétron ----- 1,6.10-19 C x = 96500C

1 mol = 6,02.1023 elétrons ----- x

1 mol de elétrons transporta 96500 C = 1 F

Considere a produção de cloro gasoso na

Eletrólise ígnea.

2Cℓ - → Cℓ2 + 2 e-

1 mol 2 mol de e-

Page 18: Eletrólise kelvin

“A massa (m) de substância produzida ou

consumida numa reação de eletrólise é

diretamente proporcional à quantidade de

carga(Q) que atravessa o eletrólito”.

LEI DE FARADAY

m = k.Q Q = i.t onde

Page 19: Eletrólise kelvin

APLICAÇÃO

1. Uma peça de bijuteria recebeu um “banho de

prata”(prateação) por um processo eletrolítico. Sabendo

que nessa deposição o Ag+ se reduz a Ag e que a

quantidade de carga envolvida no processo foi de 0,01

faraday, qual é a massa de prata depositada?

( Ag = 108g/mol-1)

1mol de e- 1mol

Ag+ + e- Ag

0,01 F ---------------- x

1 F ------------- 108 g

x = 1,08 g de Ag.

Page 20: Eletrólise kelvin

APLICAÇÃO

2. Se considerarmos que uma quantidade de carga igual a

9.650 C é responsável pela deposição de cobre quando é

feita uma eletólise de CuSO4(aq), Qual será a massa de cobre

depositada? (Cu=64g/mo/-1).

2mol de e- 1mol

Cu+2 + 2e- Cu

9650 C ------- x

2 x 96500 C ------- 64 g

x = 3,2 g de Cu

Page 21: Eletrólise kelvin

APLICAÇÃO

3. Em uma pilha de flash antiga, o eletrólito está contido em

uma lata de zinco, que funciona como um dos eletrodos.

Que massa de Zn é oxidada a Zn 2+ durante a descarga

desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos,

envolvendo uma corrente de 5,36 . 10-1 A? (Zn = 65g/mol-1)

1mol 2 mol de e-

Zn Zn+2 + 2e-

65 g --------------- 2 x 96500 C

x = 3,25 . 10-1 g de Zn

i = 5,36 . 10-1 A

t = 30x60 = 1800s

Q = it

Q = 5,36 . 10-1 x 1800

Q = 965 C.

x --------------- 965 C

Page 22: Eletrólise kelvin

APLICAÇÃO

4. Qual é o volume de gás cloro, medido nas CNTP, na

eletrólise ígnea de NaCℓ após 1 min 40 s, com uma corrente

de intensidade igual a 9,65 A?

1mol 2 mol de e-

2Cℓ- Cℓ2 + 2e-

22,4 L --- 2 x 96500 C

V = 0,112 L

i = 9,65 A

t = 1 x 60 + 40 = 100s

Q = it

Q = 9,65 . 100

Q = 965 C.

V --- 965 C

Page 23: Eletrólise kelvin

Na eletrólise de uma solução de AgNO3, foi utilizada

uma corrente de 20 A durante 9650 s. Calcule o número

de mols de prata depositados no cátodo.

Calcule o volume de hidrogênio, na CNPT, obtido a

partir da redução do H+ no cátodo quando passa pela

cuba uma corrente de 20 A durante 5 minutos.

Faça você