A eletroquímica coloca o terror na mente de muitos estudantes que querem estudar para o vestibular, provas de ensino médio ou para o ENEM. Porém, não é preciso ter medo da eletroquímica, que é um assunto fácil de compreender e estudar.

O que é eletroquímica?

Eletroquímica é o estudo científico das espécies químicas e reações que ocorrem na interface entre um condutor de elétrons e um condutor de íons (eletrólito) em que ocorre uma transferência de elétrons entre o eletrodo e o eletrólito em solução.

Eletroquímica lida com as ligações entre reações químicas e eletricidade. Isso inclui o estudo de alterações químicas causadas pela passagem de uma corrente elétrica através de um meio, bem como a produção de energia elétrica por reações químicas. Eletroquímica também abrange o estudo de soluções de eletrólitos e os equilíbrios químicos que ocorrem neles.

Muitas reações químicas exigem a entrada de energia. Tais reações podem ser realizadas nas superfícies de eletrodos em células conectadas a fontes de alimentação externas. Essas reações fornecem informações sobre a natureza e as propriedades das espécies químicas contidas nas células e também podem ser usadas para sintetizar novos produtos químicos. A produção de cloro e alumínio e a eletrodeposição e eletropuração de metais são exemplos de processos eletroquímicos industriais. Células eletroquímicas que produzem energia elétrica a partir de energia química são a base de baterias primárias e secundárias (armazenamento) e células de combustível. Outros fenômenos elétricos de interesse em sistemas químicos incluem o comportamento de soluções iônicas e a condução de corrente através destas soluções, a separação de íons por um campo elétrico (eletroforese), a corrosão e passivação de metais, efeitos elétricos em sistemas biológicos (bioeletroquímica). e o efeito da luz sobre as células eletroquímicas (fotoeletroquímica).

Células eletroquímicas

Uma célula eletroquímica geralmente consiste de duas meias-células, cada uma contendo um eletrodo em contato com um eletrólito. O eletrodo é um condutor eletrônico (como um metal ou carbono) ou um semicondutor. Corrente flui através dos eletrodos através do movimento de elétrons. Um eletrólito é uma fase na qual a carga é transportada por íons. Por exemplo, uma solução de sal de mesa (cloreto de sódio, NaCl) em água é um eletrólito contendo cátions de sódio (Na +) e ânions cloreto (Cl -). Quando um campo elétrico é aplicado através desta solução, os íons se movem: Na + em direção ao lado negativo do campo e Cl – em direção ao lado positivo.

As meias-células são conectadas por um separador de células que permite que os íons se movam entre as meias-células, mas impede a mistura dos eletrólitos. O separador pode consistir de uma ponte de sal, ou tubo de solução aquosa entupida em ambas as extremidades com lã de vidro, ou pode ser uma membrana de troca iônica ou um disco de vidro sinterizado. Em alguns casos, ambas as meias-células usam o mesmo eletrólito, de modo que a célula eletroquímica consiste de dois eletrodos em contato com um único eletrólito. As células eletroquímicas são geralmente classificadas como galvânicas ou eletrolíticas. Nas células galvânicas, as reações ocorrem espontaneamente nas interfaces eletrodo-eletrólito quando os dois eletrodos são conectados por um condutor, como um fio de metal. As células galvânicas convertem energia química em energia elétrica e são os componentes das baterias, que geralmente contêm várias células conectadas em série. Nas células eletrolíticas, as reações são forçadas a ocorrer nas interfaces eletrodo-eletrólito por meio de uma fonte externa de energia conectada a ambos os eletrodos. A energia elétrica da fonte externa é convertida em energia química na forma dos produtos das reações do eletrodo.

Potenciais do eletrodo

Corrente e potencial (ou tensão) são as duas variáveis ​​elétricas de maior interesse em células eletroquímicas. Corrente está relacionada com a taxa de reações do eletrodo, e o potencial, para a energia celular. A corrente é medida em amperes (A), ou a quantidade de eletricidade em coulombs (C) que passa através de um meio por segundo (s). O potencial entre os dois eletrodos é medido em volts (V) com um voltímetro. Potencial (V) tem unidades de energia ou trabalho (joules, J) por quantidade de carga elétrica (C). Ou seja, 1 V = 1 J / C, de modo que o potencial da célula é uma medida da energia da reação celular. Diz-se que a célula está em circuito aberto quando nenhuma corrente flui; isto é, quando não há conexões externas aos eletrodos. Nestas condições, não ocorrem reações de eletrodos. Medições dos potenciais das células galvânicas em circuito aberto fornecem informações sobre a termodinâmica das células e reações celulares.

Estudo da eletroquímica

A eletroquímica estuda as reações químicas que produzem energia elétrica. (Foto: Padeepz)

Eletroquímica: conceitos e termos comuns

Eletroquímica – O estudo da troca entre energia elétrica e química.

Bateria – Uma célula galvânica ou células conectadas em série com uma quantidade constante de reagentes. Uma bateria armazena energia na forma de energia potencial elétrica.

Eletrorefinação – Processo pelo qual materiais, geralmente metais, são purificados por meio de uma célula eletrolítica. O ânodo é o metal impuro e o cátodo é uma amostra muito pura do metal.

Oxidação – A perda de um elétron de uma espécie (um aumento no seu número de oxidação).

Número de Oxidação – Um sistema de numeração contábil conceitual que nos permite rastrear o número de elétrons transferidos durante uma reação redox.

Redução – O ganho de um elétron por uma espécie (uma diminuição no número de oxidação).

Redox – Uma reação envolvendo a transferência de um ou mais elétrons do agente redutor para o agente oxidante.

Agente Redutor – Um reagente em uma reação redox que doa um elétron às espécies reduzidas. O agente redutor é oxidado.

Agente Oxidante – Um reagente em uma reação redox que aceita um elétron das espécies oxidadas. O agente oxidante é reduzido.

Célula Galvânica – Uma célula eletroquímica com um potencial celular positivo que permite que a energia química seja convertida em energia elétrica.

Potencial Celular – O potencial elétrico global de uma célula eletroquímica. É a soma do potencial de redução do cátodo e o potencial de oxidação do ânodo.

Potencial de Oxidação – O potencial de uma meia reação escrita como uma reação de oxidação, é o sinal oposto da mesma reação escrita como uma redução.

Potencial de Redução – Arbitrariamente ajustando o potencial do eletrodo de hidrogênio padrão para zero, todas as outras meias reações são medidas pelo seu poder de reduzir o hidrogênio. A tensão dada pela construção de uma célula galvânica dá o potencial de redução padrão dessa redução.

Trabalho – Força à distância.

Célula Eletrolítica – Uma célula que consome energia elétrica para conduzir uma reação redox não espontânea.

Como vocês estudam eletroquímica? Quais conceitos e termos julgam essenciais?

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