transformações químicas e energia · eletroquímica: oxirredução, potenciais padrão de...

24
QUÍMICA Prof ª. Giselle Blois Transformações Químicas e Energia Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - Parte 10

Upload: others

Post on 31-Aug-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

QUÍMICA

Prof ª. Giselle Blois

Transformações Químicas e Energia

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - Parte 10

Page 2: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Ex.4: Eletrólise aquosa do HCl

HCl → H+ + Cl -

H2O → H+ + OH-

Page 3: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

- O polo negativo, catodo, terá que “escolher” entre atrair e

descarregar os cátions: H+ ou H+

- O polo positivo, anodo, terá que “escolher” entre atrair e

descarregar os ânions: OH- ou Cl-

Cátions: 1A, 2A, Al3+. H+ . demais metais

facilidade de descarga crescente

Ânions: oxigenados,F- . OH- . não oxigenados,hidrogenossulfatos

Page 4: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Semirreação de redução (catodo):

2 H+ + 2e- → H2

Semirreação de oxidação (anodo):

2 Cl- → Cl2 + 2e-

Page 5: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

2 HCl → 2 H+ + 2 Cl -

H2O → H+ + OH-

2 H+ + 2e- → H2

2 Cl- → Cl2 + 2e-

2 HCl + H2O → H+ + OH- + H2 + Cl2

H2O

2 HCl → H2 + Cl2

Page 6: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

2 HCl → H2 + Cl2

* Note que somente o soluto (HCl) sofre eletrólise, logo

a solução fica mais diluída. Com isso o pH da solução

irá aumentar, pois a mesma ficará menos ácida.

Page 7: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Eletrólise em solução aquosa com eletrodos ativos, reativos

ou não inertes:

Em qualquer eletrólise os eletrodos devem ser bons

condutores de eletricidade, porém podem sofrer corrosão.

Os eletrodos metálicos funcionam bem na função de

catodo (redução). Na posição de anodo (oxidação) o metal

pode ser rapidamente corroído, ou melhor dizendo, o metal

pode participar da própria eletrólise.

Page 8: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Sendo assim, o anodo “prefere retirar” elétrons do próprio

metal que o constitui, ao em vez de descarregar os ânions

existentes em solução.

Por isso esses eletrodos são chamados de não inertes,

reativos ou ativos, pois participam da reação de eletrólise.

Page 9: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Ex.1: Eletrólise de H2SO4 em solução aquosa diluída

com eletrodo de cobre

H2SO4 → 2 H+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

* Cu0 → Cu2+ + 2e-

Page 10: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

- O polo negativo, catodo, terá que “escolher” entre

atrair e descarregar os cátions: H+ ou H+

- O polo positivo, anodo, irá atrair e descarregar o

eletrodo não inerte: Cu0

Page 11: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Semirreação de redução (catodo):

2 H+ + 2e- → H2

Semirreação de oxidação (anodo):

Cu0 → Cu2+ + 2e-

Page 12: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

H2SO4 → 2 H+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

2 H+ + 2e- → H2

Cu0 → Cu2+ + 2e-

H2SO4 + Cu0 + H2O → H+ + OH- + H2 + Cu2+ + SO42-

H2O

H2SO4 + Cu0 → H2 + CuSO4

CuSO4

Page 13: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

H2SO4 + Cu0 → H2 + CuSO4

* Esta é uma reação de simples troca, na qual o cobre

não poderia deslocar o hidrogênio, por estar abaixo do

mesmo na tabela de potenciais de eletrodos. Porém

esta reação ocorre, mesmo sendo um processo não

espontâneo, pois há passagem de corrente elétrica.

Page 14: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Ex.2: Eletrólise de NiSO4 em solução aquosa com

eletrodo de níquel

NiSO4 → Ni2+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

* Ni0 → Ni2+ + 2e-

Page 15: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

- O polo negativo, catodo, terá que “escolher” entre atrair e

descarregar os cátions: H+ ou Ni2+

- O polo positivo, anodo, irá atrair e descarregar o eletrodo não

inerte: Ni0

Cátions: 1A, 2A, Al3+. H+ . demais metais

facilidade de descarga crescente

Ânions: oxigenados,F- . OH- . não oxigenados,hidrogenossulfatos

Page 16: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Semirreação de redução (catodo):

Ni2+ + 2e- → Ni0

Semirreação de oxidação (anodo):

Ni0 → Ni2+ + 2e-

Page 17: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

NiSO4 → Ni2+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

Ni2+ + 2e- → Ni0

Ni0 → Ni2+ + 2e-

NiSO4 + H2O → H+ + OH- + Ni2+ + SO42-

H2O

???????????????

NiSO4

Page 18: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

A eletrólise não altera a solução, a corrente de elétrons apenas

permite o transporte do níquel do anodo para o catodo.

Desta forma, o objeto metálico preso ao polo negativo, catodo,

será recoberto com o níquel que vem do anodo, polo positivo,

ocorrendo um revestimento de superfície: NIQUELAÇÃO.

* De maneira análoga: cromação, prateação, etc →

GALVANIZAÇÃO ou eletrodeposição.

Page 19: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Para uma galvanização perfeita é necessário controlar a

temperatura, as concentrações, o pH e a corrente

elétrica.

Caso esta não seja perfeita, há formação de pó metálico.

Page 20: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Ex.3: Eletrólise de CuSO4 em solução aquosa com

anodo de cobre impuro e catodo de cobre puro

CuSO4 → Cu2+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

* Cu0 → Cu2+ + 2e-

Page 21: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

Semirreação de redução (catodo):

Cu2+ + 2e- → Cu0

Semirreação de oxidação (anodo):

Cu0 → Cu2+ + 2e-

Page 22: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

CuSO4 → Cu2+ + SO42-

H2O → H+ + OH-

Cu2+ + 2e- → Cu0

Cu0 → Cu2+ + 2e-

CuSO4 + H2O → H+ + OH- + Cu2+ + SO42-

H2O

???????????????

NiSO4

Page 23: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

A corrente elétrica permite o transporte o cobre puro

presente no anodo para o catodo.

As impurezas presentes no anodo ficam em solução ou

precipitam sob a forma de lama anodica.

Quando há formação de lama anodica ocorre o chamado

refino eletrolítico, que permite obter cobre com 99,9% de

pureza (cobre eletrolítico).

Page 24: Transformações Químicas e Energia · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday - O polo negativo, catodo, terá que “escolher”entre

Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday

O refino eletrolítico é um método caro, porém bastante

eficaz de purificação de metais.

No caso do cobre eletrolítico formado, este pode ser

usado na fabricação de fios elétricos, uma vez que

impurezas diminuem a condutividade elétrica dos metais.