ReaReaeses de de oxireduoxireduoo

Zn adicionado a HCl produz a reao espontnea

Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) Fazer experimento O nmero de oxidao do Zn aumentou de 0 para 2+.

O nmero de oxidao do H reduziu de 1+ para 0.

O Zn oxidado a Zn2+ enquanto o H+ reduzido a H2.

O H+ faz com que o Zn seja oxidado e o agente oxidante. O Zn faz com que o H+ seja reduzido e o agente redutor. O agente redutor oxidado e o agente oxidante reduzido.

Semi-reaes Reao global

Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) Sn4+(aq) + 2Fe3+(aq)

semi-reaes Sn2+(aq) Sn4+(aq) +2e-2Fe3+(aq) + 2e- 2Fe2+(aq)

CClulaslulas voltaicasvoltaicas

A energia liberada em uma reao de oxi-reduo espontnea usada para executar trabalho eltrico.

Cluas voltaicas ou galvnicas so aparelhos nos quais a transferncia de eltrons ocorre atravs de um circuito externo.

As clulas voltaicas so espontneas.

Experimento:Uma placa de Zn colocada em uma soluo de CuSO4Cu depositado sobre o Zn e o Zn dissolve-se formando Zn2+.

CClulaslulas voltaicasvoltaicas

Fem de Fem de pilhaspilhas

Fora eletromotiz (fem) a fora necessria para empurrar oseltrons atravs do circuito externo.

Potencial de clula: Ecel a fem de uma clula.

Para solues 1 mol/L a 25 C (condies padro), a fem padro(potencial padro da clula) denominada Ecel.

C 1J 1

V 1 =

Potenciais-padro de reduo (semi-clula) Os dados eletroqumicos so convenientemente colocados em uma

tabela.

Os potenciais padro de reduo, Ered so medidos em relao aoeletrodo padro de hidrognio (EPH).

Potenciais-padro de reduo (semi-clula)

O EPH um catodo. Ele consiste de um eletrodo de Pt em um tubocolocado em uma soluo 1 mol/L de H+. O H2 borbulhado atravs do tubo.Para o EPH, determinamos2H+(aq, 1 mol/L) + 2e- H2(g, 1 atm)O Ered de zero.A fem de uma clula pode ser calculada a patir de potenciais padro de reduo:

Potenciais-padro de reduo (semi-clula)

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-Podemos medir o Ecell em relao ao EPH (catodo):

Ecell = Ered(catodo) - Ered(anodo)0,76 V = 0 V - Ered(anodo)Ered(anodo) = -0,76 V

Os potenciais padro de reduo devem ser escritos como as reaes de reduo:

Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) Ered = -0,76 V

Cu/H2Ocorre depsito de cobre metlico sobre o eletrodo

Cu2+(aq) + 2e Cu(s)H2(g) 2 H+(aq) + 2e

Ecell = Ered(catodo) - Ered(anodo)Ecell = Ered Cu - Ered H20,34 V = Ered Cu

Previso do potencial da pilha

2Al(s) + 3I2(s) 2Al3+(aq) + 6I-(aq)Sn2+(aq) + Cd(s) Sn(s) + Cd2+ (aq)

Potenciais-padro de reduo (semi-clula)Uma vez que o Ered = -0,76 V, conclumos que a reduo do Zn2+ napresena do EPH no espontnea.A oxidao do Zn com o EPH espontnea.A variao do coeficiente estequiomtrico no afeta o Ered.Portanto, 2Zn2+(aq) + 4e- 2Zn(s), Ered = -0,76 V.As reaes com Ered > 0 so redues espontneas em relao ao EPH.

Fem e variao de energia livre

G = variao da energia livren = quantidade de matria de eltrons transferidosF = constante de Faraday E = fem da clula.

n e F so positivos, se G > 0 logo E < 0.

nFEG =

J/Vmol 96,500Cmol 500,961 ==F

BateriasBaterias ouou pilhaspilhas

Uma bateria um recipientecontendo uma fonte de foraeletroqumica com uma oumais clulas voltaicas.

Quando as clulas soconectadas em srie, maioresFEMs podem ser alcanadas.

Bateria de chumbo e cido Uma bateria de carro de 12 V consiste de 6 pares de catodo/anodo,

cada um produzindo 2 V.

Catodo: PbO2 em uma grade de metal em cido sulfrico:

PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) Anodo: Pb:

Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e-

Bateria de chumbo e cido A reao eletroqumica global

PbO2(s) + Pb(s) + 2SO42-(aq) + 4H+(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Ecell = Ered(catodo) - Ered(anodo) = (+1,685 V) - (-0,356 V)

= +2,041 V. Espaadores de madeira ou fibra de vidro so usados para evitar

que os eletrodos se toquem.

Pilhas alcalinas Anodo: tampa de Zn:

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

Catodo: pasta de MnO2, NH4Cl e C:

2NH4+(aq) + 2MnO2(s) + 2e- Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) O basto de grafite no centro um catodo inerte.

Em uma bateria alcalina, o NH4Cl substitudo por KOH.

Pilhas alcalinas

Baterias Ni-Cd

nodo Cd(s) + 2OH- Cd(OH)2(s) + 2eCtodo NiO2(s) + 2H2O(l) +2e Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)E Pilha = 1,30V

Baterias de Ltionodo: 2 Li(s) 2 Li2+(s) + 2e-A reao andica :

Li Li+ + e

A reao catdica :

MnO2 + Li+ + e MnO2(Li)

Ctodo: 1 I2(s) + 2e-2 I1- (s)

Global: 2 Li(s) + 1 I2(s) 2 LiI (s)J no segundo caso, a reao global dada por:4 Li + 2 SOCl2 4 Li+ + 4Cl- + S + SO2

Clulas de combustvel A produo direta de eletricidade a partir de combustveis ocorre

em uma clula de combustvel.

Nos vos lua da Apollo a clula de combustvel H2-O2 era a fonte primria de eletricidade.

Catodo: reduo de oxignio:

2H2O(l) + O2(g) + 4e- 4OH-(aq) Anodo:

2H2(g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e-

A deteriorao causa:

- desgaste;

- variaes qumicas na composio;

- modificaes estruturais e propriedades;

FALHA NA FUNO DO PRODUTO.

CorrosoCorroso

Mecanismo Qumico (AO QUMICA)

Mecanismo Eletroqumico

CorrosoCorroso

Mecanismo Qumico: reao direta com o meio corrosivo

-dissoluo ex: Cobre em HNO3

- oxidao seca: metal + oxignio xido do metal

O xido do metal pode formar uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidao continue (barreira para a entrada de O2)Ex:

Barreira ineficiente: ex: MgO e Fe2O3

CorrosoCorroso eletroqueletroqumicamica

fluxo de eltrons que se desloca de uma rea da superfciemetlica para a outra devido a diferena de potencial

Cu

Fe

Fe

Pilha de corroso

Cu

Ered Fe2+/Fe = -0,44 V Ered Cu2+/Cu = 0,34V

Soldado ou rebitado

Preveno da corroso

-pinturas ou vernizes;

-recobrimento do metal com outro metal mais resistente corroso;

-galvanizao: recobrimento com um metal menos resistente corroso;

- proteo eletroltica ou proteo catdica.

Pintura:Ao anti-corrosiva: primers e tintas anti-corrosivas (a base de zinco);Aderncia: fundamental para evitar a propagao da corroso em caso de riscos;Flexibilidade: para caso de dobramentos e flexes;Impermeabilidade: evitar que vapor dgua, oxignio e outros gases corrosivos permeiem atravs da pintura at o metal.

Recobrimento do metal com outro metal mais resistente corroso

Separa o metal do meio;

Ex.: Cromagem, folhas de flandres, Niquelagem, revestimento de arames com Cobre, etc.;

OBS: dependendo do revestimento e do material revestido, pode haver formao de uma pilha de corroso quando houver rompimento do revestimento em algum ponto, acelerando a corroso.

Ex: flandres Sn2+/Sn Ered= -0,14V Fe2+/Fe Ered= -0,44V

Galvanizao: recobrimento com um metal menos resistente corroso

Separa o metal do meio.

Ex.: Recobrimento do ao com Zinco;

Fe2+/Fe Ered= -0,44V Zn2+/Zn Ered = -0,76 V

Proteo eletroltica ou proteo catdica

processo de formao de pares metlicos (um de sacrifcio)

Fe2+/Fe Ered= -0,44V Mg2+/Mg Ered = -2,38 V

CorrosoCorroso

Corroso do ferroEred(Fe2+) < Ered(O2) o ferro pode ser oxidado pelo oxignio.

Catodo: O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l)

Anodo: Fe(s) Fe2+(aq) + 2e-. O oxignio dissolvido em gua normalmente provoca a oxidao

de ferro.Fe2+ inicialmente formado pode ser ainda mais oxidado a Fe3+, que forma a ferrugem, Fe2O3. xH2O(s).

Prevenindo a corroso do ferro O zinco protege o ferro uma vez que o Zn o anodo e Fe o catodo:

Zn2+(aq) +2e- Zn(s), Ered = -0,76 VFe2+(aq) + 2e- Fe(s), Ered = -0,44 V

Com os potenciais padro de reduo acima, o Zn mais facilmente oxidvel do que o Fe.

Anodo de sacrifcioMg2+(aq) +2e- Mg(s) Ered = -2,37 VFe2+(aq) + 2e- Fe(s) Ered = -0,44 V

EletrEletrliselise

Eletrlise de solues aquosas

Exemplo: a decomposio de NaCl fundido.

Catodo: 2Na+(l) + 2e- 2Na(l)Anodo: 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e-.

Industrialmente, a eletrlise usada para produzir metais comoo Al.

Eletrlise com eletrodos ativos

Eletrodos ativos: os eletrodos que fazem parte da eletrlise.Exemplo: a galvanizao eletroltica.

Anodo: Ni(s) Ni2+(aq) + 2e-Catodo: Ni2+(aq) + 2e- Ni(s).O Ni se deposita no eletrodo

inerte.

experimento