Eletroquímica – Definição, exemplos e aplicações

A eletroquímica abrange todos os processos químicos que envolvem transferência de elétrons, ou seja, pilhas, baterias e eletrólise. 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.

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).

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 = E_maior – E_menor , sendo E_maior e E_menor, 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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