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terça-feira, 26 de agosto de 2014

ELETROQUÍMICA-PILHAS E BATERIAS

A corrosão no ensino de Química
Ao avaliar os diferentes tipos de corrosão, tem-se um conjunto de fenômenos químicos que representam situações comuns no dia-a-dia do aluno de Ensino Médio, como danos em eletrodomésticos e monumentos históricos. Assim, esse tema permite desenvolver diversos conteúdos, como reações de compostos inorgânicos, oxi-redução, cinética química, equilíbrio químico e eletroquímica, além dos casos de corrosão em polímero orgânicos. Ao se contextualizar o ensino, tem-se a possibilidade de abordar a relação entre a Química e os aspectos sociais, econômicos, ambientais e históricos, bem como do desenvolvimento de atividades interdisciplinares.

As pilhas e baterias são dispositivos em que reações de oxirredução transformam energia química em elétrica. 

Elas são estudadas em um ramo específico da Eletroquímica.

Reações químicas podem produzir correntes elétricas e correntes elétricas podem produzir reações químicas de óxido-redução. Temos então: 

A. Pilhas, baterias e acumuladores - são dispositivos que produzem corrente elétrica por intermédio de uma reação espontânea de óxido-redução. 

B. Eletrólise - é o processo de obtenção de uma reação de óxido-redução por meio de uma corrente elétrica. 

A. Pilhas - existem vários tipos de pilhas e baterias, mas por motivos didáticos adota-se, normalmente, o esquema exemplo abaixo, chamada de pilha de Daniell:
No eletrodo de cobre (Cu) (catodo): 

 
No catodo ocorre a redução. 

No eletrodo de zinco (Zn) (anodo): 

No anodo ocorre a oxidação. 


Por convenção internacional a reação de uma pilha é:
 
 
1. Potenciais de oxidação e de redução
2. Determinação do potencial de reduçãoPara a determinação do potencial de redução utiliza-se um eletrodo de gás hidrogênio, considerado como de potencial de redução zero.
3. Maior potencial de reduçãoEm uma pilha, o elemento que possui maior potencial de redução é que sofre a redução, enquanto aquele que tem maior potencial de oxidação sofre a oxidação.
A tabela abaixo mostra os potenciais de redução de alguns elementos (em solução aquosa a 25°C):
 
Determinação da fem (E) (força eletromotriz) de uma pilha - a fem de uma pilha pode ser determinado pela diferença entre os potenciais de redução dos eletrodos da pilha:
 
Por exemplo, em uma pilha de alumínio e cobre:
Eletrólise - é uma reação química, onde existam íons, produzida por uma corrente elétrica. A eletrólise pode ser ígnea ou em meio aquoso. 

Eletrólise ígnea - é feite na ausência de água, com a substância pura no estado líquido (fundida). Por exemplo, a eletrólise do cloreto de sódio (NaCl) que produz sódio metálico (Na) e cloro (Cl2) na forma de gás, utilizando eletrodos de platina:
 
Sendo as reações intermediárias:
  
Com duas semi-reações:
 
Somando-se (I) e (II):
Eletrólise em meio aquoso - nesse tipo de reação não se levam em conta somente os íons dos solutos, mas também os da água que se ioniza. Utilizando-se o exemplo do cloreto de sódio (NaCl) acima, agora em meio aquoso, temos duas eletrólises:
 

e:
Somando-se as quatro semi-reações:
 
Quantificação de carga na eletrólise - para o cálculo da corrente elétrica necessária para a eletrólise temos, por exemplo, para a prata:Quantificação de carga na eletrólise - para o cálculo da corrente elétrica necessária para a eletrólise temos, por exemplo, para a prata:
 
Como cada elétron possui uma carga elementar de:
 
A carga total será:
 Pilha de corrosão eletroquímica com dois eletrodos diferentes (adaptado de Nunes e Lobo, 1990).
http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/quimica/eletroquimica-677169.shtmlhttp://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarConceito.php?idConceito=30

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