Conceitos de oxidação e redução, baterias, células Daniella, metais e seu uso em baterias, eletrólise e galvanoplastia

Introdução

Este trabalho tem como o objetivo apresentar os temas: Conceitos de oxidação e redução, Pilhas, Pilhas de Daniell, Metais e sua utilização em pilhas, Eletrólise e Galvanoplastia e sua importância, além de uma conclusão –manuscrita- no término do trabalho.

Para que todos esses temas sejam compreendidos devemos aprender mais sobre Eletroquímica, portanto segue a seguir, uma breve pesquisa sobre o tema citado.

Eletroquímica é a parte da química que estuda a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa.

A transformação é através das reações químicas entre os elementos presentes na reação, onde um perde elétrons e o outro ganha.

Todos os processos envolvem reações de oxirredução.

Capítulo I- Conceitos de Oxidação e redução.

Na reação de oxidação ocorre a perda de elétrons, enquanto a reação de redução consiste em ganhar elétrons.

A Oxidação pode ocorrer em três circunstâncias: quando se adiciona oxigênio à substância, quando uma substância perde hidrogênio ou quando a substância perde elétrons. Exemplo: as saladas de frutas tendem a se escurecer quando entram em contato com o ar, isso porque o oxigênio age promovendo a oxidação das frutas. Uma dica para que isso não ocorra é adicionar suco de limão ou laranja, pois a vitamina C presente nas frutas cítricas impede a ação oxidante do oxigênio sobre a salada.

A Redução, por sua vez, é o inverso e ocorre também de três maneiras: quando uma substância perde oxigênio, quando ganha hidrogênio ou quando ganha elétrons. Exemplo: quando o óxido de cobre (negro) é colocado em aparelhagem apropriada (câmara) para que ocorra sua redução, o gás hidrogênio entra em contato com o óxido de cobre super aquecido e, como resultado, ele perde oxigênio e vai aos poucos se tornando rosa, pois está sendo reduzido a cobre.

Reação de Óxidorredução: sabe-se que oxidação e redução ocorrem juntas na mesma reação química. Esse fenômeno recebe o nome de Reação redox ou Óxidorredução. Óxidorreduções são reações que transferem elétrons entre substâncias fazendo com que o número de oxidação (nox) de uma substância aumente enquanto o nox de outra substância diminui. Esse processo não deve ser confundido com as ligações iônicas (em que há transferência de elétrons de uma substância a outra) e sim como um processo de oxidação de uma substância e a redução de outra. Podemos dizer então que em uma reação a substância que perde elétrons e sofre oxidação é designada agente redutor enquanto a substância que ganha elétrons e sofre redução é designada agente oxidante.

Algumas dessas reações são muito úteis para a indústria. O ferro, por exemplo, é extraído pela combinação do minério de ferro com o monóxido de carbono (CO), num alto-forno. Nessa reação, o minério perde oxigênio para formar o ferro (Fe) e o CO recebe oxigênio para formar o CO2 (dióxido de carbono). A ferrugem é um dos resultados de uma reação redox, na qual o ferro se oxida e forma o óxido de ferro (ferrugem), e o oxigênio do ar é reduzido.

Outro exemplo de reação redox é o da prata em contato com o ar. Os objetos de prata tendem a perder seu aspecto brilhante com o passar do tempo, se tornando embaçados e com coloração escura. Esse fato ocorre porque os átomos de prata da superfície do objeto reagem com outras substâncias, como o oxigênio. Dizemos então que a prata se oxidou, ou seja, passou por uma reação de óxidorredução.

Capítulo II- Pilhas.

As pilhas ou células eletroquímicas podem ser definidas como:

“Dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica por meio de reações espontâneas de oxirredução (em que há transferência de elétrons).”

As baterias também realizam esse mesmo processo, porém, a diferença está no fato de que as pilhas possuem apenas um eletrólito (solução condutora de íons também denominada de ponte salina) e dois eletrodos. Já a bateria é composta de várias pilhas agrupadas em série ou em paralelo. Além disso, as pilhas não são recarregáveis, mas as baterias são.

Portanto, numa pilha sempre ocorrerão reações de oxirredução e ela terá os seguintes componentes:

1- Dois eletrodos:

1.1 – Ânodo: É o polo negativo, sofre oxidação porque perde elétrons e é o agente oxidante.

1.2 - Cátodo: É o polo positivo, sofre redução por ganhar elétrons e é o agente redutor.

As pilhas são representadas da seguinte forma:

Ânodo // Cátodo

Oxidação // redução

A → Ax+ + x e- // Bx+ + x e- → B

2- Uma solução eletrolítica: Também chamada de ponte salina, tem a finalidade de manter as duas semicelas eletricamente neutras através da migração de íons.

// → representa a ponte salina.

3- Fio metálico externo: Por meio dele os eletrodos são conectados e há a transferência de elétrons.

Por exemplo, podemos montar uma pilha colocando uma solução de sulfato de cobre (CuSO4) num copo e mergulhando nessa solução uma placa de cobre. Em outro copo, colocamos uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4) e mergulhamos uma placa de zinco. Depois, conectamos as soluções por meio de uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo uma solução eletrolítica com os íons K+(aq)e SO42-(aq) ou uma placa de porcelana porosa. Por fim, conectamos as placas metálicas por meio de um fio de cobre com um voltímetro (que indicará a passagem de corrente elétrica). O sistema ficará da seguinte forma:

Com o tempo, notaremos que o zinco metálico (Zn(s)) se oxidará, perdendo seus elétrons, que serão transferidos