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Química

Eletroquímica

Sara Nahra
Publicado por Sara Nahra
Última atualização: 1/11/2018

Introdução

A parte da Química que estuda os fenômenos envolvidos na produção de corrente elétrica a partir da transferência de elétrons em reações de oxirredução e a utilização de corrente elétrica na produção das reações é denominada eletroquímica.

A eletroquímica é dividida em dois assuntos: pilhas e baterias, e eletrólise. As pilhas e baterias são aparelhos que produzem corrente elétrica através de reações espontâneas de oxirredução. Eletrólise trata-se do processo no qual corrente elétrica produz reações de oxirredução.

A Pilha de Daniell

A pilha de Daniell foi criada em 1836 e era composta por dois eletrodos metálicos unidos externamente por um fio condutor e duas semicelas ou semicélulas unidas por uma ponte salina.

Essa ponte salina é um tubo de vidro em forma de U invertido que contém uma solução saturada de sal inerte, como nitrato de potássio (KNO3), cloreto de potássio (KCl) ou sulfato de potássio (K2SO4), e seu objetivo é permitir o intercâmbio de íons entre as semicélulas e fechar o circuito para a corrente contínua produzidaentre os eletrodos mergulhados nas soluções eletrolíticas dessas semicélulas.

A ponte salina também é responsável por manter a neutralidade elétrica das soluções nas semicélulas: no ânodo, há um excesso de carga positiva devido à oxidação; e, no cátodo, há um excesso de carga negativa devido à redução.

Assim, a ponte salina permite que ânions ali presentes se dirijam para o lado com excesso de carga positiva, enquanto os cátions migram para o lado com excesso de carga negativa, mantendo as soluções eletricamente neutras. A pilha de Daniell apresenta o seguinte aspecto:


Depois de certo tempo funcionando, a pilha passa a apresentar o seguinte aspecto:



Percebemos, pela imagem acima, que a lâmina de cobre ficou mais espessa e a solução passou a apresentar uma coloração azul mais clara. Essas mudanças são explicadas através da semi-reação de redução abaixo:

Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s)

Solução              Lâmina

O eletrodo que sofre redução é denominado cátodo.

Já a lâmina de zinco, sofreu corrosão, e isso é explicado através da semi-reação de oxidação a seguir:

Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 e-

Lâmina   Solução

O eletrodo que sofre oxidação é denominado ânodo.

DICA:REDUÇÃO → CÁTODO (ambos começam com consoante)

OXIDAÇÃO → ÂNODO (ambos começam com vogal)

Analisando essas duas semi-reações, concluímos que os elétrons migram no circuito externo do eletrodo de zinco (ânodo, polo negativo) para o eletrodo de cobre (cátodo, polo positivo).

A equação global dos processos que aconteceram na pilha é obtida por meio da soma das duas semi-reações:

  • Ânodo/semi-reação de oxidação: Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 e-
  • Cátodo/semi-reação de redução: Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s)
  • Reação global: Zn (s) + Cu2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Cu (s)

Oficialmente, as pilhas são representadas da seguinte maneira:

A → Ax+ + x e- [ânodo (oxidação)]    //       Bx+ + x e- → B [cátodo (redução)]

        ↓

ponte salina

De acordo com essa notação, podemos representar a pilha de Daniell da seguinte forma:

Zn0 → Zn2+ + 2 e-    //   Cu2+ + 2 e- → Cu0

ou

Zn0 / Zn2+    //    Cu2+ / Cu0

Eletrólise

A eletrólise trata-se de um processo não-espontâneo em que há a ocorrência de reações químicas através da passagem de corrente elétrica por um sistema líquido que contenha íons.

As eletrólises ocorrem em cubas eletrolíticas que possuem corrente elétrica produzida por um gerador (pilha). Geralmente, os eletrodos nesse sistema são inertes e formados por platina ou grafita (carvão). As substâncias que irão sofrer eletrólise podem estar no estado fundido ou em solução aquosa. O esquema abaixo mostra a representação do processo de eletrólise.



Nesse processo, os elétrons emergem do gerador - no caso, a pilha - pelo ânodo (-), e entram na célula eletrolítica pelo cátodo (-), no qual produzem redução. Os elétrons emergem pelo ânodo (+) na célula eletrolítica, onde ocorre oxidação, e chegam ao gerador pelo cátodo (+).


Exercícios

Exercício 1
(PUC-MG/1997)

Considere a célula eletroquímica, representada pela equação global:

Ni + Cu+2 → Ni+2 + Cu

É correto afirmar que:

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