Eletroqu mica
A matéria é composta de partículas eletricamente carregadas, portanto não é surpreendente que seja possível converter energia química em energia elétrica e vice-versa. O estudo destes processos de interconversao é uma parte importante da eletroquímica, cujo objetivo é o estudo da relação entre energia elétrica e transformação química.
18.1 Células galvânicas
Uma célula eletroquímica é um dispositivo que utiliza reações de oxido-redução para produzir a interconversao de energia química e elétrica. Existem dois tipos de células eletroquímicas: as células galvânicas, nas quais energia química é convertida em energia elétrica, e as células eletrolíticas, nas quais energia elétrica é convertida em energia química.
Reações espontâneas e a célula galvânica
Consideremos a reação de oxido-redução simples
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) que ocorre espontaneamente quando mergulhamos uma barra de zinco metálico em uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) ou sulfato cúprico, CuSO4. Imediatamente após a imersão notamos um deposito escuro sobre a superfície do zinco. Este deposito consiste em partículas finamente divididas de cobre metálico e cresce formando uma camada grossa e esponjosa; ao mesmo tempo a cor azul característica da solução de CuSO4 descora gradualmente, indicando que os íons do cobre (II) hidratados, provocando o destacamento do deposito de cobre metálico que acaba se depositando no fundo do recipiente.
A reação entre zinco e íons de cobre (II) é espontânea; o zinco é oxidado e os íons cúpricos são reduzidos:
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- (oxidação)
2e- + Cu2+(aq) Cu(s) (redução)
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) (equação completa)
Para esta reação, ΔG° é igual a -212kJ mol-1. Este grande valor negativo indica uma forte tendência dos elétrons em se transferirem do Zn metálico para os íons de Cu2+, pelo menos quando reagentes e produtos se encontram em seus estados padrões (metais puros e