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Conheça os princípios gerais da eletroquímica

A Eletroquímica é um campo de estudo da Química e da Física. Seu foco está na investigação de reações envolvendo a transferência de elétrons, assim como a interconversão de energia química em energia elétrica. Continue lendo para saber mais sobre essa área de estudo e conheça os seus princípios gerais.

O que é a Eletroquímica?

A Eletroquímica tem como foco a investigação de reações em que ocorre a transferência de elétrons (reações de oxirredução) e sua transformação em energia elétrica. Contempla também o estudo do processo contrário, a conversão de energia elétrica em energia química. 

Os princípios da eletroquímica são aplicados no fabrico de diversos aparelhos utilizados em nosso dia a dia como pilhas, baterias, computadores, celulares e lanternas. Dessa forma, a eletroquímica possui grande relevância em nosso estilo de vida moderno. 

Eletroquímica: reações de oxirredução

A eletroquímica estuda as reações de oxirredução, aquelas em que ocorre a perda e ganho de elétrons. Em outras palavras, nessas reações há a transferência de elétrons de uma espécie para outra. As reações de oxirredução acontecem em duas etapas:

• Oxidação (perda de elétrons) – o agente oxidante é o que gera a oxidação. 
• Redução (ganho de elétrons) – o agente redutor é o que provoca a redução da reação. 

Exemplo de oxirredução

Para entender quem ganha e quem perde elétrons é importante conhecer os números de oxidação dos elementos. Confira o exemplo de oxirredução abaixo:

Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

Nessa reação, o Zinco (Zn2+) sofre oxidação ao perder dois elétrons. Paralelamente, o Zinco também gerou a redução do íon de hidrogênio. Logo, trata-se do agente redutor. Por sua vez, o íon (H+) sofre redução ganhando um elétron. Dessa forma, ele provocou a oxidação do zinco sendo o agente oxidante. 

Eletroquímica: pilhas e eletrólise

A área da eletroquímica abrange o estudo das pilhas e a eletrólise. Os dois processos se diferenciam pela transformação de energia. A pilha transforma energia química em energia elétrica espontaneamente. Já a eletrólise transforma energia elétrica em energia química de forma não espontânea. 

Pilhas

A pilha é um sistema em que ocorre a reação de oxirredução e pode ser chamado também de célula eletroquímica. A pilha é constituída por dois eletrodos e um eletrólito, conjuntamente eles produzem energia elétrica. A conexão de duas ou mais pilhas forma uma bateria. 

Eletrodos:

• A superfície sólida condutora que permite a troca de elétrons recebe o nome de eletrodo. 
• O eletrodo em que acontece a oxidação recebe o nome de ânodo, ele representa o polo negativo da pilha. 
• O catodo, por sua vez, é o eletrodo em que ocorre a redução, trata-se do polo positivo da pilha. 
• Ao serem liberados no ânodo, os elétrons seguem até o catodo através de um fio condutor. Lá acontece a redução.
• O fluxo dos elétrons se dá do ânodo para o catodo. 

Eletrólitos:

• O eletrólito (também chamado de ponte salina) consiste na solução eletrolítica que conduz os elétrons permitindo sua circulação no sistema. 

Pilha de Daniell

O físico e químico inglês John Frederic Daniell, em 1836, construiu um sistema que interligava dois eletrodos com um fio metálico. Esse sistema se tornou conhecido como Pilha de Daniell.

Um dos eletrodos era uma placa de zinco metálico que foi mergulhada em uma solução aquosa de sulfato de zinco (ZnSO4), que representava o ânodo. Por sua vez, o outro eletrodo era uma placa de cobre metálico (Cu) que foi imersa em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4), que representava o catodo. 

A redução do cobre ocorre no cátodo e a oxidação do zinco acontece no ânodo. Confira abaixo a reação química: 

• Cátodo: Cu2+(aq) + 2e– | → Cu0(s)|
• Ânodo: Zn0(s) | → Zn2 (aq) + 2e–|
• Equação Geral: Zn0(s) + Cu2+(aq) | → Cu0(s) + Zn2+(aq)|

Nas equações acima, “|” indica as diferenças de fases entre reagentes e produtos. 

Eletrólise

Eletrólise é uma reação de oxirredução que acontece de forma não espontânea sendo causada pela passagem da corrente elétrica proveniente de fonte externa. Essa reação pode ser ígnea ou aquosa. 

A eletrólise ígnea é processada a partir de um eletrólito fundido, isto é, pelo processo de fusão. Já na eletrólise aquosa, a água é utilizada como solvente ionizante. A eletrólise, em solução aquosa, pode ocorrer com eletrodos ativos (ou reativos) ou eletrodos inertes. 

Aplicações da eletroquímica

A eletroquímica é uma área da Química e da Física bastante presente em nosso dia a dia, confira alguns exemplos abaixo: 

• No fabrico de diversos aparelhos eletrônicos; 
• Galvanoplastia (zinco metálico usado para revestir peças de ferro e aço); 
• Reações do corpo humano; 
• Carregamento de baterias;
• Diferentes tipos de aplicação na indústria química. 

Corrosão eletroquímica

A ferrugem dos metais pode ser considerada como um tipo de corrosão eletroquímica. Essa ferrugem se forma a partir da oxidação do ferro metálico (Fe) a cátion ferro (Fe2+) em presença de água e ar. O processo de galvanoplastia (revestimento com zinco metálico) visa impedir o contato do ferro com o ar. 

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