Eletroquímica

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A eletroquímica abrange todos os processos químicos que envolvem transferência de elétrons. Quando um processo químico ocorre com transferência de elétrons, é chamado de pilha ou bateria, mas quando o processo químico é provocado por uma corrente elétrica (variação da quantidade de elétrons no tempo), este processo é denominado de eletrólise. (Resumindo: pilha e bateria são processos químicos que ocorrem espontaneamente e gera corrente elétrica, já eletrólise é um processo químico (reação química) que ocorre de forma não espontânea, ou seja, ocorre na presença de uma corrente elétrica).

É possível criar uma relação entre uma corrente de aço enferrujada, um telefone celular e um controle remoto de televisão?

A resposta é sim. E a explicação para isso é relativamente simples, pois em todos esses objetos está ocorrendo um fenômeno eletroquímico.

A corrente de aço possui em sua composição principalmente o ferro, que sofre oxidação pela ação do gás oxigênio (O2) do ar e da umidade atmosférica, havendo transferência de elétrons de um elemento para outro (do Ferro para o Oxigênio). O produto dessa reação (oxidação) é a ferrugem (por exemplo, Fe2O3). O telefone celular e o controle remoto de televisão utilizam baterias ou pilhas para o seu funcionamento. E pilhas e baterias fornecem corrente elétrica e um potencial para os aparelhos, mas como consequência disso, alguns elementos em sua estrutura sofrem oxidação e/ou redução. Ou seja, cada um dos objetos, corrente de aço enferrujada, pilhas e baterias são exemplos do cotidiano para fenômenos que envolvem transferências de elétrons, ou seja, são fenômenos estudados pela eletroquímica.

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.

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 possuía um tubo que ligava as duas cubas, este tubo foi chamado de ponte salina. Esta pilha ficou conhecida como pilha de Daniell.

Pilha de Daniell

Catodo é o eletrodo positivo, é o eletrodo no qual ocorre a redução, ocorre ganho de elétrons, já anodo é o eletrodo negativo, é o eletrodo no qual ocorre oxidação, ocorre perda de elétrons.

Nesta pilha é possível verificar as semi-equações da reação.

Cu2+ +2e –> Cu(s)

o íon cobre (Cu2+) da solução é reduzido por 2 e provenientes da corrente elétrica.

Zn(s) –> Zn2+ + 2e

o zinco é oxidado, formando íon zinco (Zn2+) e 2 e . Estes elétrons serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (pilha).

Cu2+ + 2e –> Cu0
Zn0 –> Zn2+ + 2e
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Zn0 + Cu2+ –> Zn2+ + Cu0

Com o desenvolvimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se depositará na superfície do eletrodo de cobre, já o eletrodo de cobre será corroído, pois o zinco está se transformando em íons que irão para a solução de sulfato de zinco.
A pilha de Daniell pode ser escrita por:

Zn0 + Cu2+(aq) –> Zn2+(aq) + Cu0
ou
Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

onde, || representa a ponte salina.

Toda pilha possui um potencial, ou seja, produz uma voltagem, sendo este potencial medido na pilha. (No caso das pilhas comerciais, que se usam em rádios, controles remotos e brinquedos, a voltagem, geralmente é de 1,5V, só variando o tamanho de reserva das pilhas. Tamanhos: A,AA, D, etc.)
O potencial da pilha pode ser dado, de uma maneira simplificada por: E = Emaior – Emenor , sendo Emaior e Emenor, os potenciais padrões de redução de cada semi equação.
Potencial padrão é medido em relação ao hidrogênio, que teve por convenção, a denominação de potencial padrão de Hidrogênio, que vale 0V.

É a partir dp potencial de uma pilha, que se sabe se a reação ocorre ou não. Quando a variação de potencial da pilha, E, é maior que zero a reação é espontânea. Quando o potencial é negativo, a reação não ocorre espontaneamente e quanto maior for o potencial, positivo, maior será a eficiência da pilha.
A partir disso é possível verificar alguns fatos que ocorrem no cotidiano e são explicados pelas reações eletroquímicas.

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