Eletroquímica
NOX
• Número de Oxidação: carga elétrica que o elemento adquire quando faz uma ligação iônica ou o caráter parcial (δ) que ele adquire quando faz uma ligação predominantemente covalente. Isso significa que corresponde à tendência de um átomo de atrair os elétrons envolvidos nas ligações que realiza.
→Número de mols.(valor da carga da família do elemento)
→NOX de Cl:
→Indica o nº de elétrons ganhos/perdidos por um átomo que estabelece ligações.
• Oxidação: perda de elétrons da espécie, deixando-a positiva, com NOX maior.
• Redução: ganho de elétrons da espécie, deixando-a negativa, com NOX menor.
• Agentes Oxidantes: espécies químicas que agem na oxidação de outra espécie. O agente oxidante sofre redução de forma simultânea.
• Agentes Redutores: espécies químicas que agem na redução de outra espécie química. O agente redutor sofre oxidação de forma simultânea.
Balanceamento por oxirredução
• Passos:
→Calcular o NOX
→Identificar quem varia o NOX
→Calcular a variação do NOX (∆)
→Escolher um lado (maior nº de substâncias)
→Multiplicar os ∆s pelos índices dos elementos.
→Se possível, simplifique ∆.
→Inverter os ∆s na forma de coeficientes.
→Concluir o balanceamento
→O cromo tem NOX variável, então calculamos o NOX, e não nos baseamos na sua família.
→K2Cr2O7:
- 2(+1) + 2(x) + 7(-2) = 0 →+2 + 2x -14 = 0 →+2x -12 = 0 →+2x = 12 → x = +6
→NOX de substância simples (sozinha) é igual a 0.
→Cr2O3:
- 2(x) + 3(-2) = 0 → 2x - 6 = 0 → 2x = +6 → x = +3
→SO2:
- 1(x) + 2(-2) = 0 → x - 4 = 0 → x = +4
• Quem aumenta o NOX? S, pois aumentou o NOX de 0 a +4 → ∆oxirredução = 4
• Quem diminui o NOX? Cr, pois seu NOX foi de 6+ a 3+→ ∆redução = 6 - 3 → ∆r = 3
• ∆oxirredução: Indica a quantidade de átomos que sofreram redução. No caso, 4.
• ∆redução: Indica a quantidade de átomos que sofreram oxirredução. No caso, 3.
• Logo, temos 4 átomos que sofreram redução (Cromo), então balanceamos a equação para que tenhamos 4 átomos de Cromo.
• Também temos 3 átomos que sofreram oxirredução (S), então balanceamos a equação para termos 3S.
• Depois de adicionarmos esse números, balanceamos a equação de acordo.
Pilha
• Pilhas são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica a partir de reações espontâneas de oxirredução.
• Pilha de Daniell:
→Pilha de laboratório formada por um eletrodo de zinco, mergulhado numa solução aquosa de sulfato de zinco e por um eletrodo de cobre, mergulhado em uma solução aquosa de sulfato de cobre.
→Reação anódica:
→Reação catódica:
→Equação global:
• Ânodo: eletrodo em que ocorre a oxidação. Nas pilhas, o anodo é o eletrodo negativo.
• Cátodo: eletrodo em que ocorre a redução. Nas pilhas, o cátodo é o eletrodo positivo.
• A movimentação dos elétrons é do sentido ânodo para cátodo. No entanto, o sentido convencional da corrente elétrica (i) é sempre o contrário do sentido do fluxo dos elétrons.
→Enquanto elétrons fluem ânodo para cátodo, a corrente flui cátodo para ânodo.
• Força Eletromotriz da pilha (FEM):
Eletrólise
• O processo eletrolítico ocorre a partir da energia fornecida por uma pilha, ocasionando a descarga de íons livres (cátions e ânions).
• Em razão da diferença de potencial elétrico formado entre os eletrodos, umas espécies químicas serão reduzidas (ganham elétrons), e outras serão oxidadas (perdem elétrons).
• Nesse processo, o cátion é atraído para o cátodo (polo negativo, que sofre redução) e o ânion é atraído para o ânodo (pólo positivo, que sofre oxidação).
- Polos são os inversos da pilha, onde o catodo é positivo e o anodo é negativo.
• Eletrólise é um processo forçado (é necessário fornecer energia para empurrar os elétrons), compelindo os elétrons a irem para o lado negativo.
• DDP (diferença de potencial) da eletrólise vai ser sempre menor que 0, devido ao processo ser forçado.
• Eletrólise Ígnea: eletrólito fundido.
→Quando a eletrólise é realizada com uma substância no estado líquido.
→As substâncias iônicas que participam da eletrólise ígnea são boas condutoras de eletricidade no estado líquido. Assim, esse processo depende de altas temperaturas para que haja fusão (sólido→líquido), uma vez que é feita na ausência de água.
→Aquece o sal até dissociá-lo. Suas equações:
- A equação pode ser duplicada, como no casa da semi-reação de redução, para formar a equação global.
• Eletrólise Aquosa: eletrólito dissolvido em água
→Forma H+ e H-.
→Lado positivo atrai espécies negativas (H-). O lado negativo atrai o H+.
→Para dissociarmos o sal, o jogamos em água.
→Elementos que sozinhos e com carga 0 precisam de 2 do lado deles:
→Tabela de prioridade dos elementos:
- Cátion:
- Ânion:
→ex de equação com NaCl em água:
- H e Cl quando estão sozinhos e com carga 0 {nestes caso}, precisam de 2 do lado dele para estabilizar.
- escolhe-se o elemento que reage por tabela de prioridade.
5) Ache a equação global:
→Exemplo de equação com AuCl3 em água:
• Leis De Faraday:
→1ª Lei De Faraday: A quantidade de substância transformada durante a eletrólise é proporcional à quantidade de carga elétrica que atravessa a solução;
- Q = i.t (quantidade de carga = corrente x tempo).
- 1 Faraday = 1 mol de elétrons = 96500C
→2ª Lei De Faraday: Quando ligamos 2 dispositivos em série, as massas das substâncias químicas eletrolisadas em cada um dos dispositivos são diferentes entre si, porém diretamente proporcionais à quantidade de carga (Q) fornecida pelo gerador de cargas.
Fonte: CERICATO, Lauri. et al. Revisão Anual de Química - Módulo 3. São Paulo, SP: Editora FTD, 2018.
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