Eletroquimica

ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO

FACULDADE DE ENGENHARIA DE RESENDE

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO METALURGICA

ELETROQUÍMICA

EDUARDO DE CARVALHO SOARES – 21376011

PEDRO HENRIQUE RESENDE - 21376076

THIAGO ALVES CAMILO – 21376014

RESENDE

2013

EDUARDO DE CARVALHO SOARES – 21376011

PEDRO HENRIQUE RESENDE - 21376076

THIAGO ALVES CAMILO – 21376014

ELETROQUÍMICA

Trabalho desenvolvido pelos alunos para grau parcial no quarto BI na matéria de Química Tecnológica. Professor: Geraldo Gutian.

RESENDE

2013

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 4

2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS 5

3. APLICAÇÕES 6

4. EQUAÇÃO DE NERNST 7

5. LEIS DA ELETROQUÍMICA 8

6. PILHAS 9

7. ELETRÓLISE 10

8. CORROSÃO ELETROLÍTICA 11

9. CONCLUSÃO 12

10. REFERÊNCIA 13

1. INTRODUÇÃO

A eletroquímica estuda o aproveitamento da transferência de elétrons entre diferentes substâncias para converter energia química em energia elétrica e vice-versa. Uma corrente elétrica pode provocar uma reação química ou, uma reação química pode produzir uma corrente elétrica. A relação entre estes dois fenômenos é estudada por um ramo da química chamado eletroquímica.

2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS

A Eletroquímica é a parte da química que estuda o relacionamento entre a corrente elétrica e as reações químicas:

- Produção de corrente elétrica, através de uma reação química: pilha

- Ocorrência de uma reação química pela passagem da corrente elétrica: eletrólise

Para melhor entender a eletroquímica, vamos recordar algo sobre oxidação e redução.

- Oxidação: Quando uma espécie química perde elétrons na reação.

- Redução: quando uma espécie química recebe elétrons na reação.

3. APLICAÇÕES

• Na produção de inúmeros produtos no dia-a-dia, como as pilhas eletroquímicas;

• Na metalurgia, com a produção de alumínio, de cobre, entre outros;

• Na produção de commodities industriais, como o hidróxido de sódio;

• Na operação das células solares;

• Na biologia, na produção de inúmeras enzimas.

• Na geologia, com alguns tipos de movimentação na Terra, com a integração das substâncias com polos positivos e negativos.

4. EQUAÇÃO DE NERNST

A ddp de uma pilha diminui ao passar do tempo, conforme diminui a concentração de cátions da solução do cátodo e aumenta a concentração de cátions na solução do ânodo.

O físico-alemão Walther Hermann Nernst (1864-1941) deduziu uma equação que permite calcular a variação do potencial de uma pilha em determinado instante a partir das concentrações em quantidade de matéria das soluções dos eletrodos:

Nessa equação, o significado de seus componentes é o seguinte: E0 é a força eletromotriz ou potencial normal da pilha correspondente (que se obtém a partir dos potenciais normais dos eletrodos); n é o número de elétrons transferidos; e Q é o quociente de reação. Esse quociente é o produto das concentrações das espécies ativas do segundo membro da reação de oxi-redução, elevadas a seus respectivos coeficientes estequiométricos (coeficientes que precedem as fórmulas na equação química equilibrada), e seu denominador é o produto análogo das concentrações dos reagentes. Quando a concentração que tem lugar em uma pilha alcança o estado de equilíbrio, a força eletromotriz da pilha torna-se zero, o quociente de reação coincide com a constante de equilíbrio e a equação de Nernst é, então, expressa da seguinte maneira:

Essa expressão possibilita o cálculo da constante de equilíbrio, tendo como base a força eletromotriz normal.

As principais aplicações práticas da equação de Nernst são a determinação eletroquímica do pH de uma solução e a determinação do produto de solubilidade de um sal.

5. LEIS DA ELETROQUÍMICA

1ª Lei de Faraday: A massa, m, de determinada substância, formada ou transformada pela eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q, que atravessa o sistema de um eletrodo a outro.

m = k’Q

k’ é uma constante de proporcionalidade.

Mas das leis físicas sabemos que,

Q = it

i é a corrente elétrica em ampères e t o tempo da passagem da corrente elétrica em segundos.

Deste modo, podemos escrever:

m = k’it

2ª Lei de Faraday: A massa, m, de determinada substância formada ou transformada por eletrólise, na passagem de uma carga elétrica, Q, entre os eletrodos, é diretamente proporcional ao equivalente-grama,