Funções de eletroquímica

• Eletroquímica

A matéria é composta de partículas eletricamente carregadas, portanto é capaz de converter energia elétrica em energia química e vice-versa. A Eletroquímica trata do estudo da participação de energia elétrica em transformações químicas nas células eletrolíticas, assim como da conversão de energia química em energia elétrica nas células galvânica (nas pilhas ou baterias), além do estudo da participação de energia elétrica em transformações químicas nas células eletrolíticas, assim como da conversão de energia química em energia elétrica nas células galvânica (nas pilhas ou baterias).

A corrente elétrica é um fluxo de partículas carregadas. Essas partículas podem ser idênticas como em um metal onde os elétrons de valência (chamados elétrons livres) se movimentam através da rede cristalina de cátions vibrando - neste caso o processo é chamado de condução eletrônica ou condução metálica. Porém, com freqüência, participam do processo de condução duas ou mais classes de partículas, como em uma solução eletrolítica, na qual se movimentam os íons de ambos os sinais - neste caso o processo é chamado de condução iônica ou eletrolítica

. Uma das principais características dos sólidos metálicos é a facilidade de transportar corrente. Para que uma solução seja considerada condutora de eletricidade a mesma deve ser capaz de permitir que cargas internas movam-se de um ponto a outro com a finalidade de completar o circuito.

Na condução eletrolítica ocorrem reações químicas de oxidação-redução no instante em que os íons do líquido entram em contato com os eletrodos. Na condução eletrolítica, diferente da condução metálica, o aumento da temperatura geralmente aumenta a condutividade da solução. Isto porque nessas soluções, não apenas a energia cinética média dos íons aumenta com o aumento da temperatura, mas também a viscosidade do dissolvente diminui e, portanto os íons podem mover-se com maior velocidade e melhorar a condutividade.

Reações espontâneas acontecem em células eletroquímicas. Entretanto, estas reações podem ocorrer em outros tipos de células, tais como: concentração (diluição e expansão); precipitação; neutralização (pilhas, concentração, neutralização, redox); reações redox.

Os componentes de uma célula galvânica, pilha ou bateria são:

• os compartimentos: as duas metades da célula;

• os eletrodos: superfícies onde ocorrem as reações;

• as semi-pilhas: cada eletrodo e o meio onde está imerso;

• o circuito externo: circuito elétrico que conecta os eletrodos e permite o

escoamento de elétrons através do circuito;

• no eletrodo de cobre ocorre a redução (cátodo) e

• no eletrodo de zinco ocorre a oxidação (ânodo).

As chamadas pilhas secas consistem em um corpo de Zn (ânodo) preenchido com uma pasta úmida de NH4Cl, MnO2, ZnCl2 e carbono finamente dividido. Nesta pasta, há imerso um bastão de grafite (C). As reações químicas que ocorrem quando o circuito é fechado são bastante complexas e, de fato, não são bem entendidas. A pilha alcalina é um outro tipo de pilha seca que usa Zn e MnO2, mas que contém KOH (eletrólito básico). O ânodo de Zn é ligeiramente poroso, oferecendo grande área efetiva e permite liberar mais corrente que a pilha de zinco–carbono comum.

A corrosão é a destruição ou deterioração de um material devido à reação química ou eletroquímica com seu meio. As reações anódica e catódica são reações parciais. Ambas reações acontecem simultaneamente e à mesma velocidade sobre a superfície do metal: não há acúmulo de carga elétrica. Qualquer reação que pode ser dividida em dois processos parciais de oxidação e redução é denominada reação eletroquímica.

• Reações catódicas

• Evolução de hidrogênio (meios ácidos)

2H+ + 2e H2

• Redução de oxigênio (soluções ácidas)

O2 + 4H+ + 4e 4OH-