Eletroquímica - Eletrólise

01 - Introdução Ocorre à custa de

trabalho elétrico.

A eletrólise consome

energia livre

É todo processo químico não espontâneo (ΔG > 0)

provocado por corrente elétrica.

Eletrólise

ELETRÓLISE

NÃO ESPONTÂNEO

O PAI DA ELETRÓLISE

Michael

Faraday Meados do

séc. XIX

APLICAÇÕES DA ELETRÓLISE

Produção de metais como...

Alumínio

Ferro galvanizado

Prateamento de talheres

Cromagens

Sódio metálico Cloro gasoso

PRODUTOS PRINCIPAIS

DO NaCl

02 – Mecanismo da eletrólise

GERADOR

EL

ÉT

RO

NS

+ –

EL

ÉT

RO

NS

Na0(s)

Na+(aq)

Na+(aq)

Na0(s)

Cl0(s)

Cl0(s)

Cl -

(aq)

Cl -

(aq)

Cuba eletrolítica

meio contendo uma

substância XY

Pólo positivo

Ânodo

Descarrega os ânions

Ocorre oxidação

Semi-reação do ânodo

2Cl–(aq) →Cl2 + 2 e–

Pólo negativo

Cátodo

Descarrega os cátions

Ocorre redução

Semi-reação do cátodo

Na+(aq) + e–→Na0

(s)

Estudaremos dois tipos de eletrólise:

Eletrólise Ígnea: É a eletrólise da substância fundida.

Eletrólise Aquosa: É a eletrólise da substância em

solução aquosa.

03 – Eletrólise ígnea

Eletrólise ígnea do sulfeto de alumínio.

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

Aℓ2S3(s) → Aℓ+3(ℓ) + S-2

(ℓ) 2 3

Aℓ+3(ℓ) + 3e– → Aℓ0

(ℓ)

S-2(ℓ)

→ S0(ℓ) + 2e–

Aℓ2S3(s) → 2Aℓ0(ℓ) + 3S0

(ℓ)

x 2

x 3

2 6 2

3 3 6

Eletrólise ígnea do cloreto de sódio.

NaCl

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

Eletrólise ígnea do brometo de magnésio.

MgBr2

dissociação iônica:

reação catódica:

reação anódica:

reação global:

04 – Eletrólise da água.

Ionização da água: 2H2O(l) 2H+(aq) + 2OH-

(aq)

reação catódica: 2H+(aq) + 2e– H2(g)

reação global: H2O(l) H2(g) + ½O2(g)

reação anódica: 2OH-(aq) 2e– + H2O + ½O2(g)

04 – Eletrólise em solução aquosa.

Na eletrólise aquosa teremos a presença de

“ DOIS CÁTIONS “ e “ DOIS ÂNIONS “

Neste caso teremos que observar a

“ ORDEM DE DESCARGA DOS ÍONS ”

ORDEM DE DESCARGA

CÁTIONS ÂNIONS

Alcalinos F-

Alcalinos terrosos Oxigenados( SO4-2, NO3

-...)

Alumínio (Al3+) OH-

H+ HSO4

-

Mn2+, Zn2+, Fe2+... Ânions orgânicos

Cu2+, Ag+, Au3+... Não – oxigenados ( Cl-, Br-, I-)

Facilidade

ELETRÓLISE AQUOSA DO NaCl

Dissociação do NaCl: NaCl → Na+ + Cl -

Autoionização da água: H2O → H

+ + OH

-

Semirreação no cátodo: 2 H+ + 2e- → H2

Semirreação no ânodo: 2 Cl - → Cl2 + 2e-

Reação global: 2 NaCl - + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl2

solução cátodo ânodo

ASPECTOS QUANTITATIVOS DA

ELETRÓLISE

Quanto vale 1 mol de elétrons?

1 mol = 6,02.1023 partículas ( elétrons ).

Que carga corresponde a esse valor?

ROBERT MILLIKAN (1909)

MICHAEL FARADAY (1834)

Carga do elétron = 1,6.10 -19 C (coulomb).

1 elétron ----- 1,6.10-19 C x = 96500C

1 mol = 6,02.1023 elétrons ----- x

1 mol de elétrons transporta 96500 C = 1 F

Considere a produção de cloro gasoso na

Eletrólise ígnea.

2Cℓ - → Cℓ2 + 2 e-

1 mol 2 mol de e-

“A massa (m) de substância produzida ou

consumida numa reação de eletrólise é

diretamente proporcional à quantidade de

carga(Q) que atravessa o eletrólito”.

LEI DE FARADAY

m = k.Q Q = i.t onde

APLICAÇÃO

1. Uma peça de bijuteria recebeu um “banho de

prata”(prateação) por um processo eletrolítico. Sabendo

que nessa deposição o Ag+ se reduz a Ag e que a

quantidade de carga envolvida no processo foi de 0,01

faraday, qual é a massa de prata depositada?

( Ag = 108g/mol-1)

1mol de e- 1mol

Ag+ + e- Ag

0,01 F ---------------- x

1 F ------------- 108 g

x = 1,08 g de Ag.

APLICAÇÃO

2. Se considerarmos que uma quantidade de carga igual a

9.650 C é responsável pela deposição de cobre quando é

feita uma eletólise de CuSO4(aq), Qual será a massa de cobre

depositada? (Cu=64g/mo/-1).

2mol de e- 1mol

Cu+2 + 2e- Cu

9650 C ------- x

2 x 96500 C ------- 64 g

x = 3,2 g de Cu

APLICAÇÃO

3. Em uma pilha de flash antiga, o eletrólito está contido em

uma lata de zinco, que funciona como um dos eletrodos.

Que massa de Zn é oxidada a Zn 2+ durante a descarga

desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos,

envolvendo uma corrente de 5,36 . 10-1 A? (Zn = 65g/mol-1)

1mol 2 mol de e-

Zn Zn+2 + 2e-

65 g --------------- 2 x 96500 C

x = 3,25 . 10-1 g de Zn

i = 5,36 . 10-1 A

t = 30x60 = 1800s

Q = it

Q = 5,36 . 10-1 x 1800

Q = 965 C.

x --------------- 965 C

APLICAÇÃO

4. Qual é o volume de gás cloro, medido nas CNTP, na

eletrólise ígnea de NaCℓ após 1 min 40 s, com uma corrente

de intensidade igual a 9,65 A?

1mol 2 mol de e-

2Cℓ- Cℓ2 + 2e-

22,4 L --- 2 x 96500 C

V = 0,112 L

i = 9,65 A

t = 1 x 60 + 40 = 100s

Q = it

Q = 9,65 . 100

Q = 965 C.

V --- 965 C

Na eletrólise de uma solução de AgNO3, foi utilizada

uma corrente de 20 A durante 9650 s. Calcule o número

de mols de prata depositados no cátodo.

Calcule o volume de hidrogênio, na CNPT, obtido a

partir da redução do H+ no cátodo quando passa pela

cuba uma corrente de 20 A durante 5 minutos.

Faça você