Aplicações de eletroquímica na engenharia

Sumário

Fundamentação Teórica (pilhas e baterias)....................................................... 3

Reações eletroquímicas..................................................................................... 4

Aplicações de eletroquímica no cotidiano.......................................................... 5

Aplicações de eletroquímica na engenharia....................................................... 6

Bibliografia.......................................................................................................... 7

Fundamentação Teórica (pilhas e baterias)

A eletroquímica estuda o aproveitamento da transferência de elétrons entre diferentes substancias para converter energia química em energia elétrica e vice-versa.

Pilhas: conversão espontânea de energia química em elétrica

Pilhas são dispositivos eletroquímicos que transformam reações químicos em energia elétrica

Cada substância possui uma maior ou menor tendência de perder elétrons; tendência esta chamada de “Potencial de oxidação”. Deste modo, uma substancia X que tenha um potencial de oxidação maior que uma substancia Y, irá perde seus elétrons gradativamente para esta substância se estiver as duas juntas.

Alessandro Giuseppe Volta, físico italiano, foi um dos precursores dos estudos de fenômenos elétricos e conseguiu gerar eletricidade por meio de reações químicas, Volta construiu um estranho aparelho com moedas de cobre, disco de zinco e discos de feltro banhados com uma solução ácida, que servia para produzir com continuidade um movimento de cargas elétricas através de um condutor. Esse aparelho era chamando de pilha porque as moedas de cobre, os discos de feltro e os de discos de zinco eram empilhados uns sobre os outros.

Já o químico inglês John Frederic Daniell construiu uma pilha diferente, substituindo as soluções ácida utilizadas por Volta que produziam gases tóxicos, por soluções de sais tornando as experiências com pilhas menos arriscadas.

Pilha de Leclanché o MnO2 triturado e mesclado com o carvão, constitui em conjunto com a barra de grafite o eletrodo positivo e a pasta de NH4CL mais o eletrodo de Zn constituem o eletrodo negativo.

Pilhas seca alcalina ou pilha comum alcalina são semelhantes à de Leclanché. As principais diferenças são a mistura eletrolítica contém KOH ou NaOH ao invés de NH4CL. O ânodo é feito de zinco altamente poroso, que permite uma oxidação mais rápida em relação ao zinco utilizado na pilha seca comum. Comparando-as com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais caras, mantêm a voltagm constante por mais tempo e duram cinco vezes mais.

Reações eletroquímicas

Para entender-se os processos químicos envolvidos, estabeleceremos as reações químicas da pilha de Volta e de Daniell.

Sendo catodo o eletrodo positivo, e sendo o eletrodo onde ocorre a redução, ocorre ganho de elétrons. O anodo sendo o eletrodo negativo, é o eletrodo onde ocorre oxidação, ocorrendo perda de elétrons.

As semi-equações das reações que ocorrem:

Cu2+ + 2 e- → Cu(s)

o íon cobre (Cu2+) da solução é reduzido pelos dois elétrons, por 2 e-, que são providos pela corrente elétrica.

Zn(s) → Zn2+ + 2 e-

o zinco metálico é oxidado, formando íon zinco (Zn2+) e há a liberação de dois elétrons, 2 e-. Estes elétrons liberados serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (no caso, a pilha).

Cu2+ + 2 e- → Cu0

Zn0 → Zn2+ + 2 e-

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Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Com o prosseguimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se deposita no eletrodo