AULÃO DE ELETROQUÍMICA - PARTE 2

AULA DE ELETRÓLISE – PARTE 2

12. As Pilhas Comerciais

- As pilhas atuais possuem esse mesmo princípio de funcionamento, em que um metal doa elétrons para outro, por meio de uma solução condutora, e é produzida a corrente elétrica. A diferença é que as pilhas usadas hoje são secas, porque não utilizam como eletrólito uma solução líquida, como ocorre na pilha de Daniell.

Hoje existe uma diversidade muito grande de pilhas que são vendidas comercialmente. Entre elas as mais comuns são as pilhas ácidas (de Leclanché)e as pilhas alcalinas.

Ambas possuem o zinco como o eletrodo negativo; já como polo positivo, há uma barra de grafita instalada no meio da pilha envolvida por dióxido de manganês (MnO₂), carvão em pó (C) e por uma pasta úmida. A diferença é que, na pilha ácida, usa-se na pasta úmida o cloreto de amônio (NH₄Cl) e cloreto de zinco (ZnCl₂) – sais de caráter ácido – além de água (H₂O). Já na pilha alcalina, usa-se o hidróxido de potássio (KOH), que é uma base.

(a) pilhas secas (irreversíveis: não recarregáveis)

* de Leclanché (pilha comum): ânodo de zinco; pasta de MnO₂ + KOH  H₂O; cátodo de carbono.

* alcalinas: ânodo de zinco poroso, pasta de MnO₂ + KOH + H₂O; cátodo de carbono.

(b) pilhas de mercúrio-zinco: ânodo de zinco; cátodo de  HgO;

eletrólito KOH(aq).

(c) bateria de níquel-cádmio (reversível: carregáveis): ânodo de cádmio; cátodo de Ni(OH)₃ ; eletrólito KOH_(aq).

(d) bateria chumbo-  H₂SO₄ : ânodo de chumbo; cátodo de PbO₂; eletrólito  H₂SO₄.

Pb°  +  PBO₂  +  4H⁺    --------  2 Pb⁺²  +  2  H₂O

Exercício de Fixação

01. Quando uma bateria de automóveis está em funcionamento a concentração do ácido

(a) aumenta.

(b) diminui.

(c) fica constante.

02. As novas pilhas (mercúrio-zinco) e baterias (níquel-cádmio) quando 

inutilizadas não devem ser jogadas no ambiente devido a poluição provocada principalmente por:

(a)  Hg e KOH                    

(b)  Zn e Ni

(c)  Hg e Cd

(d)  Zn e KOH

13. A Corrosão Metálica: 

Quanto mais baixo o E° de redução de um metal mais fácil é sua corrosão. Se E° é negativo o metal é atacado por ácido forte. Quanto mais negativo mais fácil o ataque e a corrosão.

Exercício de Fixação

01.Qual dos metais abaixo é atacado por ácidos?

(a) Ag                                 

(b) Au

(c) Cu                                                

(d) Mg

14. A Proteção Catódica e Ânodos de Sacrifício: 

Se um metal M é ligado a outro metal M’ que possui E° mais baixo, então:

·  M fica protegido da corrosão (é o cátodo).

·  M’ é o ânodo de sacrifício (sofre corrosão no lugar de M).

Como o aço é corroído na água do mar?

Para entender a proteção catódica primeiro é preciso entender o mecanismo da corrosão. Para que a corrosão ocorra, três condições devem estar presentes.

1. Dois metais diferentes
2. Um eletrólito (água com qualquer tipo de sal ou sais dissolvidos nela)
3. Um caminho metálico (condutivo) entre os metais diferentes

Os dois metais diferentes podem ser ligas totalmente diferentes como aço e alumínio, mas mais frequentemente são diferenças metalúrgicas micro ou macroscópicas na superfície de uma peça única de aço. Se as condições acima existirem, na superfície metálica mais ativa (nesse caso consideraremos o aço sendo corroído livremente, o que não é uniforme), ocorre a seguinte reação nos locais mais ativos: (2 íons de ferro mais 4 elétrons livres)

                                            2Fe => 2Fe⁺⁺ + 4e^-

Os elétrons livres viajam pelo caminho metálico até os locais menos ativos em que ocorre a seguinte reação: (O gás oxigênio convertido em íons de oxigênio – através da combinação com os quatro elétrons livres – que se combinam com a água para formar íons de hidroxila)

                                      O₂ + 4e^- + 2H₂0 => 4 OH^-

As recombinações desses íons na superfície ativa produzem a seguinte reação, que gera o produto corrosivo de ferro, o hidróxido ferroso (Ferro combinando com oxigênio e água para formar hidróxido ferroso):

                                  2Fe + O₂ + 2H₂O => 2Fe (OH)₂

Essa reação é mais comumente explicada como um fluxo de corrente através da água do anodo (local mais ativo) para o catodo (local menos ativo).

Como a proteção catódica interrompe a 

corrosão?

A proteção catódica impede a corrosão convertendo todos os locais anódicos (ativos) da superfície do metal em locais catódicos (passivos) fornecendo uma corrente elétrica (ou elétrons livres) de uma fonte alternativa.

Geralmente isso toma a forma de anodos galvânicos, que são mais ativos do que o aço. Essa prática também é chamada de sistema sacrificial, pois os anodos galvânicos sacrificam a si mesmos para proteger o aço estrutural ou a tubulação contra a corrosão.

No caso de anodos de alumínio, a reação na superfície do alumínio é (4 íons de alumínio mais 12 elétrons livres):

                                      4Al => 4AL⁺⁺⁺ + 12 e^-

e na superfície do aço (O gás oxigênio convertido em íons de oxigênio que se combina com a água para formar íons de hidroxila):

                                 3O₂ + 12e^- + 6H₂0 => 12OH^-

Desde que a corrente (elétrons livres) esteja chegando no cátodo (aço) mais rápido do que o oxigênio está chegando, não ocorre corrosão.

Figura 1: Sistema de PC de anodo de sacrifício em água do mar

Exercício de Fixação

01.    Dos metais abaixo indicar aqueles que protegem o ferro, funcionando como ânodos de sacrifício.

                                              Au, Au, Ni, Zn, Mg

15. As Reações Químicas em Solução Aquosa.

·  Se dois sistemas de oxirredução formam um pilha eletroquímica, a reação global da mesma ocorre espontaneamente quando os reagentes são colocados diretamente em contato.

Exercício de Fixação

01. Considere as seguintes possibilidades de reação:

Onde ocorre realmente a reação? Por que?

_______________________________________________________________

02.Quais das reações abaixo ocorre mais facilmente?

Pelo Prof. Eudo Robson

Fontes de Pesquisa:

brasilescola.uol.com.br

www.triplex.com.pt

inpecaoequipto.blogspot.com

www.cathodicprotection101.com

mundodaeducacao.bol.com.br

Livro de Ricardo Feltre- Vol.2 - 2003