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1a aula da disciplina de eletroquímica no curso de Licenciatura em Química na UEMS
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Prof Clauber
Ementa
CH
68 h
Objetivo:
Introduzir os conceitos fundamentais da eletroquímica.
Ementa
Termodinâmica eletroquímica
Noções gerais sobre dupla camada elétrica e seus principais modelos estruturais,
cinética eletroquímica,
exemplos de processos eletroquímicos:
baterias e pilhas e
corrosão.
Ementa
Noções sobre as principais técnicas
eletroquímicas:
voltametrias de varredura de potencial e
voltametrias de pulso.
Apresentação de experimentos eletroquímicos
elaborados pelos alunos como prática docente
no contexto do ensino médio de Química.
Bibliografia Básica:
ATKINS, P. W. Físico-Química. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. Vol. 1, 2 e 3.
CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química. Rio de Janeiro: LTC, 1986.
MOORE, W. J. Físico-Química. São Paulo: Edgard Blücher Ltda: EDUSP, 1976. Vol.1 e 2.
BARD, A. J.; FAULKNER, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Aplications. 2ª.ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001.
Bibliografia Complementar:
BOCKRIS, J. O. M.; REDDY, A. K. N. Modern Eletrochemistry. New York: Plenum, 1970. Vol 1 e 2.
BRETT, A. M.; BRETT, C. M. A. Eletroquímica: princípios, métodos e aplicações. Coimbra: Almedina, 1996.
DENARO, A. R. Fundamentos de Eletroquímica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1974.
OLDHAM, K. B.; MYLAND, J. C. Fundamentals of Electrochemical Science. New York: Academic Press, 1994.
Bibliografia Complementar:
SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J.; NIEMAN, T. Principles of Instrumental Analysis. Philadelphia: Saunders,1998.
TICIANELLI, E. A.; GONZALEZ, E. R. Eletroquímica. São Paulo: EDUSP, 1998.
WANG, J. Analytical Electrochemistry. New York: VCH, 1995.
Eletroquímica é o ramo da química preocupada
com a inter-relação dos efeitos elétricos e
químicos.
Uma grande parte deste campo lida com o
estudo das alterações químicas provocadas pela
passagem de uma corrente elétrica e da
produção de energia elétrica por meio de
reações químicas.
O campo da eletroquímica
Uma enorme variedade de fenômenos
diferentes (por exemplo, eletroforese e
corrosão),
Dispositivos (displays eletrocrômicos, sensores
eletroanalítica, baterias e células de
combustível) e
Tecnologias (a galvanização de metais e de
grande escala produção de alumínio e cloro).
História da Eletricidade e
Eletroquímica
A História da Eletricidade começa na
Antiguidade, a partir da Grécia Antiga.
Segundo Tales de Mileto, ao se esfregar um
pedaço de âmbar com pele de carneiro, era
possível observar que pedaços de palha eram
atraídos pelo âmbar.
Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-e-
eletroqumica_27.html
História da Eletricidade e
Eletroquímica
A palavra eléktron (ἤλεκτρον) significa âmbar
em grego.
Em relação ao seu desenvolvimento no Oriente,
especula-se que objetos encontrados no Iraque,
datados de 250 a.C., seriam utilizados como um
tipo de bateria.
Fonte: Blog da eletroquímica. http://eletroquimic.blogspot.com/2007/11/histria-da-eletricidade-e-
eletroqumica_27.html
Galvani
No século XVIII, a partir de estudos, realizados
em coxas de rã descobriu que músculos e células
nervosas eram capazes de produzir eletricidade,
que ficou conhecida então como a eletricidade
galvânica.
Mais tarde, Galvani demonstrou que essa
eletricidade é originária de reações químicas.
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Vídeo:
Experimento de Humphry
Davy
Foram decompostas soluções de vários sais
empregando a energia elétrica proveniente de
uma pilha,
tais como o isolamento do sódio e do potássio
de seus hidróxidos feita por Sir Humphry Davy
(1801)
Faraday
Realizou pesquisas e elaborou teorias que
constituíram os fundamentos da eletroquímica e
do eletromagnetismo.
Os estudos realizados sobre a eletrólise de
soluções de sais, ácidos e bases, serviram para
obter as leis básicas da eletrólise (1834),
relacionando a ação química produzida pela
corrente e a quantidade de eletricidade
Josiah Willard Gibbs demonstrou (1875) que a
possibilidade de uma reação química ocorrer
poderia ser avaliada pela diferença de potencial
em uma célula galvânica.
Walther Nernst (1889) estudou sistemas em
equilíbrio e relacionou o potencial da célula com
a concentração das substâncias químicas
utilizadas.
Svante Arrhenius (1887) explicou a condutância
elétrica de soluções em termos de migração de
íons e equilíbrio entre íons e moléculas.
Em 1923, Peter Debye (prêmio Nobel em
Química em 1936) e Erich Hückel explicaram a
condutância, o potencial eletroquímico e outras
propriedades de soluções iônicas.
O que é corrente elétrica?
A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico.
Ela pode ser definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas).
http://www.novafisica.net/conte
udo/cont-3-corrente3.htm
Condições para que ocorra uma
corrente elétrica num condutor
É necessário duas coisas fundamentais:
uma diferença de potencial, capaz de atrair os
elétrons e
um meio de propagação que permita sua
passagem.
O que ocorre dentro dos
condutores
Há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada.
Aplicação de uma
diferença de potencial
externo (ex.: bateria)
Estabelecimento de um
campo elétrico interno
Os elétrons passam a se movimentar numa certa
ordem
Estabelecimento de uma
corrente elétrica
Tipos de corrente elétrica
Corrente contínua:
É aquela cujo sentido se mantém constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc.
Corrente alternada:
É aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residências.
Condutores - Soluções
Iônicas e Moleculares
Para que ocorra a corrente elétrica, é necessário um meio de propagação que permita a passagem dos elétrons.
O meio condutor pode ser qualquer meio material (constituído por matéria).
Portanto, alguns são bons condutores e outros são maus condutores (isolantes), ou seja, alguns permitem facilmente a passagem dos elétrons, outros dificultam e outros impedem.
Condução de corrente
elétrica em uma solução
Mas para uma solução permitir a condução de corrente, uma coisa é fundamental:
a presença de íons.
Dessa forma, as substâncias iônicas (quando em solução ou líquidas) liberam íons, portanto, conduzem corrente elétrica.
Já as substâncias moleculares (quando em solução), se não sofrerem ionização não conduzem corrente elétrica.
Condutores líquidos
São as soluções básicas, ácidas ou salinas.
Nestes condutores, a corrente elétrica é constituída pelo movimento de íons em dois sentidos (cátions no sentido de campo elétrico negativo e ânions que se deslocam no sentido oposto).
Estes condutores são chamados
Eletrólitos.
Condutores gasoss
Os gases em geral são isolantes, mas, quando ionizados tornam-se condutores.
Condutores sólidos
Normalmente os metais, como o ouro, a prata e o cobre são citados como condutores
Nos metais a corrente elétrica é constituída pelo movimento de elétrons que vão passando de um átomo a outro com grande facilidade, deslocando-se em sentido oposto ao do campo.
E os outros Condutores
sólidos?
Já outros sólidos como a madeira, o papel e o
plástico são citados como não condutores, pois
não permitem a passagem de fluxo de elétrons,
ou deixam passar apenas um pequeno número
deles.
A primeira pilha foi criada em 1800, por
Alessandro Volta, que utilizava discos de cobre e
zinco, separadas por algodão embebido em
solução salina.
Os discos foram chamados de eletrodos, sendo
que os elétrons saiam do zinco para o cobre,
fazendo uma pequena corrente fluir.
Pilha de Volta. Fonte:
http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2006/Pilha_de_Daniel/pilha_de_Daniell.html
http://quimicanafacu.blogspot.com/2010/03/pilha-de-daniell.html
Em 1836, John Frederick Daniell construiu uma pilha com eletrodos de cobre e zinco, mas cada eletrodo ficava em uma cela individual, o que aumentava a eficiência da pilha, pois ela possuia um tubo que ligava as duas cubas, este tupo foi chamado de ponte salina.
Esta pilha ficou conhecida como pilha de Daniell.