Química. Eletroquímica

Transcrição

1 CIC Colégio Imaculada Conceição Química Eletroquímica Msc. Camila Soares Furtado Couto

2 Eletrólise Inverso da Pilha; Reação de oxi-redução que é provocada pela corrente elétrica; Não espontânea!!!!

3 Eletrólise Para o que é usada? Produção de Aluminio, a partir da bauxita (mistura natural de óxidos de alumínio); Produção de compostos químicos com importância comercial (NaOH); Purificação/ Refino de metais

4 Eletrólise Processo não espontâneo, em que a passagem da corrente elétrica através de um sistema líquido, no qual existam íons, produz reações químicas. Corrente elétrica Descarga de íons

5 Eletrólise Corrente elétrica Descarga de íons

6 Eletrólise NaCl Tendência natural do Sódio: Doar elétrons Tendência natural do Cloro: Receber elétrons

7 Eletrólise Descarga de Íons (PROCESSO NÃO ESPONTÂNEO)

8 Eletrólise Corrente elétrica Descarga de íons Não espontâneo 1. Eletrólise Ígnea; 2. Eletrólise em meio aquoso.

9 Eletrólise Ígnea Gerador Fonte de Corrente Contínua Aquecedor Cuba eletrolítica Eletrodos Passagem da corrente elétrica por uma substância iônica, no estado líquido, SEM a presença de água.

10 Eletrólise Ígnea Atenção!!! Na eletrólise o Cátodo é o polo Negativo e o Ânodo, o polo Positivo. Cátodo Fluxo de CÁTIONS Polo NEGATIVO Onde ocorre REDUÇÃO Ânodo Fluxo de ÂNIONS Polo POSITIVO Onde ocorre OXIDAÇÃO

11 Eletrólise Ígnea do NaCl Primeiramente é preciso fundir as substâncias, para que íons livres. Ligar fonte de corrente contínua. Início das reações de oxiredução.

12 Reação Global Eletrólise Ígnea do NaCl

13 Eletrólise em Meio Aquoso do NaCl Gerador Cuba Eletrolítica Eletrodos inertes Água + Substâncias ionizadas Mas nesse caso são formados dois Cátions e dois Ânions. Qual terá prioridade em ir para o Cátodo/Ânodo?

14 Eletrólise em Meio Aquoso Ordem de Descarga (favorito) dos Cátions

15 Eletrólise em Meio Aquoso Ordem de Descarga (favorito) dos Ânions

16 Eletrólise em Meio Aquoso do NaCl Dessa forma, teremos:

17 Eletrólise em Meio Aquoso do NaCl A eletrólise do NaCl (aq) é um processo que permite a formação da soda cáustica (NaOH), gás hidrogênio (H2) e gás cloro (Cl2). A presença de OH- caracteriza a solução básica final.

18 Eletrólise em Meio Aquoso do Sulfato de Cobre Pela hidrólise do CuSO4 obtém-se cobre metálico (Cu) e gás oxigênio (O2), e a solução final tem caráter ácido, devido aos íons H+. OBS: Na descarga do OH- proveniente da água, descreve-se a descarga da própria água.

19 Eletrólise em Meio Aquoso com Eletrodos Reativos Eletrodo que participa da reação, sofrendo em geral, desgaste ou corrosão. Exemplo é a eletrólise do CuSO4, em solução aquosa, com ânodo de cobre impuro e cátodo de cobre puro. Temos: Para o cátodo, irá o Cu+2 (de acordo com a tabela), mas para o ânodo, surge uma novidade!!! Não serão descarregados nem o OH- nem o (SO4)-2, e sim o próprio eletrodo (cobre impuro) será corroído. A corrente elétrica encontra maior facilidade em Retirar elétrons de Cu0 do que dos ânions.

20 Eletrólise em Meio Aquoso com Eletrodos Reativos Nesse caso, a corrente apenas transporta cobre puro do ânodo para o cátodo e as impurezas existentes no ânodo ficam em solução ou se precipitam, formando a chamada lama anódica. Esse processo é chamado refino eletrolítico. Gera cobre eletrolítico (indispensável na fabricação de fios elétricos).

21 Aspectos Quantitativos da Eletrólise

22 Constante de Faraday Como é possível determinar as quantidades de reagentes e o tempo para se obter, por exemplo, um determinado gás cloro em escala industrial?? Faraday descobriu que íons de um metal são depositados no estado sólido quando uma corrente elétrica circula através de uma solução iônica de um sal do metal. Q = Quantidade de Carga I = Intensidade da Corrente

23 Constante de Faraday

24 Com as conclusões anteriores, podemos relacionar a quantidade de eletricidade com a quantidade de matéria das reações da eletroquímica. Calcular a quantidade de eletricidade obtida em uma pilha de Daniell pela oxidação de 0,2612g de Zinco (Massa atômica Zn= 65,3), e determinar a intensidade da corrente produzida, supondo que a pilha tenha funcionado por 25 minutos e 44 segundos. Q = i. T 1F = 9,65 x 104 C Cálculos envolvendo Eletrólise Zn Zn e 1 mol Zn mol elétrons 65,3g x C 0,2612g Q Q= 772 C Q= i.t 772 = i.1544(seg) i= 0,5A

25 Massa molar do Níquel = 58,7 g/mol M = 0,00005 x 58,7 = 2,94 mg Cálculos envolvendo Eletrólise Ex.: Eletrólise de uma solução aquosa de NiSO4 foi aplicada uma corrente de 0,05 A, durante 193seg, qual a massa de Níquel depositada no cátodo? Q = i. T; 1F = 9,65 x 104 C Ni e Ni Q = i.t Q= 0, = 9,65 C 1 mol de elétrons C X ,65 C X = 0,0001 mol Para cada mol de níquel depositados, são necessários 2 mol de elétrons. Então: 2 mol elétrons mol Ni 0, n Ni N = 0,00005 mol