Histria da Eletricidade e Eletroqumica A histria da eletricidade teve inicio na Antigidade, desde a Grcia antiga. De acordo com Tales de Mileto, ao se esfregar mbar com pele de carneiro, observou-se que pedaos de palha eram atrados pelo mbar. A palavra eltron () significa mbar em grego. Em relao ao seu desenvolvimento no oriente, especula-se que objetos encontrados no Iraque, datados de 250 AC, seriam usados como uma forma de bateria. Cientistas envolvidos:

Camnago e Pvia Luigi Galvani e Alessandro Volta Michael Faraday Svante Arrhenius Erich Hckel John F. Daniell Michael Faraday Sir Humphry Davy Wiliam Nicholson

Principais Descobertas e Experimentos: Luigi Galvani (1737-1798) descobriu que os msculos e nervos na perna de um sapo sofriam uma contrao ou espasmo causado pela corrente eltrica liberada por um gerador eletrosttico. A seguir, foram decompostas solues de vrios sais empregando a energia eltrica proveniente de uma pilha, tais como o isolamento do sdio e do potssio de seus hidrxidos feita por Sir Humphry Davy (1801) Faraday realizou pesquisas e elaborou teorias que constituram os fundamentos da eletroqumica e do eletromagnetismo. Os estudos realizados sobre a eletrlise de solues de sais, cidos e bases, serviram para obter as leis bsicas da eletrlise (1834), relacionando a ao qumica produzida pela corrente e a quantidade de eletricidade. Josiah Willard Gibbs demonstrou (1875) que a possibilidade de uma reao qumica ocorrer poderia ser avaliada pela diferena de potencial em uma clula galvnica. Walther Nernst (1889) estudou sistemas em equilbrio e relacionou o potencial da clula com a concentrao das substncias qumicas utilizadas. Svante Arrhenius (1887) explicou a condutncia eltrica de solues em termos de migrao de ons e equilbrio entre ons e molculas. Em 1923, Peter Debye (prmio Nobel em Qumica em 1936) e Erich Hckel explicaram a condutncia, o potencial eletroqumico e outras propriedades de solues inicas.

Conseqncias para a atualidade: Hoje em dia todo mundo usa uma pilha, seja no Mp3, rdio, tv, baterias. As pilhas so formas eficazes de armazenar energia, e so usadas em larga escala no mundo todo. Pilhas so feitas de mercrio, que um metal altamente poluente e txico, tanto para a nossa sade quanto para o meio ambiente. Alm disso, hoje tambm j existem pilhas recarregveis e nucleares. Corrente Eltrica A corrente eltrica o movimento ordenado de cargas eltricas, atravs de um condutor eltrico. Ela pode ser definida como corrente eltrica real (sentido do movimento dos eltrons) e corrente eltrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas). Para isso acontecer, duas coisas so fundamentais: uma diferena de potencial, capaz de atrair os eltrons e um meio de propagao que permita sua passagem.

Dentro dos condutores h muitos eltrons livres descrevendo um movimento catico, sem direo determinada. Ao aplicar-se uma diferena de potencial entre dois pontos de um metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um campo eltrico interno e os eltrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente eltrica.

Para medir a corrente, pode-se utilizar um ampermetro. Apesar de prtico, isto pode levar a uma interferncia demasiada no objeto de medio, como por exemplo, desmontar uma parte de um circuito que no poderia ser desmontada. Como toda corrente produz um campo magntico associado, pode-se tentar medir este campo para determinar a intensidade da corrente. O efeito Hall, a bobina de Rogowski e sensores podem ser de grande valia neste caso. H dois tipos de corrente eltrica: Corrente contnua: aquela cujo sentido se mantm constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc. Corrente alternada: aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residncias.

A corrente eltrica que circula atravs dos resistores, pode transformar energia eltrica em energia trmica, sob efeito joule. Condutores - Solues Inicas e Moleculares

Para que ocorra a corrente eltrica, necessrio um meio de propagao que permita a passagem dos eltrons. O meio condutor pode ser qualquer meio material (constitudo por matria). Portanto, alguns so bons condutores e outros so maus condutores (isolantes), ou seja, alguns permitem facilmente a passagem dos eltrons, outros dificultam e outros impedem.

Mas para uma soluo permitir a conduo de corrente, uma coisa fundamental: a presena de ons. Os ons funcionam como caronas, que permitem o fluxo eletrnico. Dessa forma, as substncias inicas (quando em soluo ou lquidas) liberam ons, portanto, conduzem corrente eltricas. J as substncias moleculares (quando em soluo), se no sofrerem ionizao no conduzem corrente eltrica. Condutores Lquidos: As solues bsicas cidas ou salinas. Nestes condutores, A corrente eltrica constituda pelo movimento de ons em dois sentidos (ctions no sentido de campo eltrico e nions que se deslocam no sentido oposto). Estes condutores so chamados eletrlitos. Condutores Gasosos: O sdio, o fsforo, o mercrio, o non etc. Os gases em geral so isolantes, mas, quando ionizados tornam-se condutores. Condutores Slidos: Normalmente os metais, como o ouro, a prata e o cobre so citados como condutores Nos metais a corrente eltrica constituda pelo movimento de eltrons que vo passando de um tomo a outro com grande facilidade, deslocando-se em sentido oposto ao do campo. J outros slidos como a madeira, o papel e o plstico so citados como no condutores, pois no permitem a passagem de fluxo de eltrons, ou deixam passar apenas um pequeno nmero deles. Oxidao e Reduo

Os elementos envolvidos em uma reao eletroqumica so caracterizados pelo nmero de eltrons que tm. Uma reao na qual ocorrem oxidao e reduo chamada de reao redox.

A perda de eltrons de uma substncia chamada oxidao, e o ganho so conhecidos como reduo.

nodo: eletrodo para onde se dirigem os nions (plo negativo), ocorrendo corroso, com conseqente perda de massa e oxidao dos nions, pois aumenta o nmero de eltrons livres.

Ctodo: eletrodo para onde se dirigem os ctions (plo positivo). Nesse eltrodo ocorre sempre depsito (aumento da massa), e tambm reduo dos ctions.

Os metais apresentam diferentes tendncias oxidao, como por exemplo, em presena de ar e umidade nota-se que o ferro tem maior tendncia a se oxidar do que o nquel e o ouro.

Por isso, necessria uma tabela de potenciais de reduo. Os eltrodos que fornecem eltrons ( nodo) so colocados acima do hidrognio , ficando com o sinal negativo. E os eltrodos que recebem eltrons ( ctodo ) so colocados abaixo do hidrognio, ficando com o sinal positivo:

Semi-reao Li+(aq) + e- Li(s) K (aq) + e K(s)+ -

Eo (V) -3,05 -2,93 -2,90 -2,89 -2,87 -2,71 -2.37 -1,85 -1,66 -1,18 -0,83 -0,76 -0,74 -0,44 -0,40 -0,31 -0,28-

Ba2+(aq) + 2e- Ba(s) Sr2+(aq) + 2e- Sr(s) Ca (aq) + 2e Ca(s)2+ -

Na (aq) + e Na(s)+ -

Mg (aq) + 2e Mg(s)2+ -

Be2+(aq) + 2e- Be(s) Al3+(aq) + 3e- Al(s) Mn (aq) + 2e Mn(s)2+ -

2H2O + 2e H2(g) + 2OH (aq)-

Zn (aq) + 2e Zn(s)2+ -

Cr3+(aq) + 3e- Cr(s) Fe3+(aq) + 2e- Fe(s) Cd2+(aq) + 2e- Cd(s) PbSO4(s) + 2e Pb(s) +2+ -

SO2-4(aq)

Co (aq) + 2e Co(s)

Ni2+(aq) +2e- Ni(s) Sn (aq) + 2e Sn(s)2+ 2+ -

-0,25 -0,14 -0,13 0,00 +0,13 +0,15 + 0,20 +0,22 +0,34 +0,40 +0,53-

Pb (aq) + 2e Pb(s) 2H+(aq) + 2e- H2(g) Sn4+(aq) + 2e- Sn2+(aq) Cu2+(aq) + e- Cu+(aq) SO2-4 (aq) + 4H (aq) + 2e SO2 (g) + 2 H2O (l)+ -

AgCl(s) + e Ag(s) + Cl (aq) Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) O2(g) + 2H2O + 4e- 4OH- (aq) I2(s) + 2e- 2I-(aq) MnO-4(aq) + 2H2O + 3e MnO2(s) + 4OH (aq)+ -

+0,59 +0,68 +0,77 +0,80 +0,85 +0,92 +0,96 +1,07 +1,23 +1,23 +1,33 +1,36 +1,50 +1,51 +1,61 +1,70 +1,77 +1,82 +2,07 +2,87

O2(g) + 2H (aq) + 2e H2O2(aq) Fe3+(aq) + e- Fe2+(aq) Ag+(aq) + e- Ag(s) Hg2+2(aq) + 2e- 2Hg(l) 2Hg (aq) + 2e Hg2+ 2+ 2(aq)

NO-3(aq)

+ 4H (aq) + 3e NO(g) + 2H2O+ -

Br2(l) + 2e- 2Br-(aq) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e- Mn2+(aq) + 2H2O Cr2O2-7(aq) + 14H (aq) + 6e 2Cr (aq) + 7H2O+ 3+

Cl2(g) + 2e 2Cl (aq)-

Au3+(aq) + 3e- Au(s) MnO-4(aq) + 8H+(aq) + 5e- Mn2+(aq) + 4H2O Ce4+(aq) + e- Ce3+(aq) PbO2(s) + 4H (aq) ++

SO2-4(aq)+

+ 2e PbSO4(s) + 2H2O-

H2O2(aq) + 2H (aq) + 2e 2H2O Co3+(aq) + e- Co2+(aq) O3(g) + 2H+(aq) + 2e- O2(g) + H2O(l) F2(g) + 2e- 2 F-(aq)

Os padres das meias reaes esto relacionados ao fato de termos transformaes qumicos que envolvem transferncias de eltrons entre as espcies, ou seja, algum perde eltrons (oxida), enquanto algum ganha (reduz). Isso pode ser feito artificialmente, colocando as espcies desejadas, e passando por elas uma corrente de eletricidade. A recproca

verdadeira: eletricidade produz reaes qumicas; reaes qumicas produzem eletricidade. Isso, em reao REDOX, as chamadas Oxi-reduo.

Potencial das Pilhas: * Quanto maior for o E0red, mais fcil ser a reduo e mais forte ser o oxidante. * Quanto menor for o E0red, mais difcil ser a reduo e mais fraco ser o oxidante. * Quanto maior for o E0red, mais difcil ser a oxidao e mais fraco ser o redutor. * Quanto menor for o E0red, mais fcil ser a oxidao e mais forte ser o redutor.

Clculo da ddp: O clculo da diferena de potencial pode ser feito com a frmula: D E = Ered(maior) - Ered(menor)

Assim, para pilha de Daniel temos: Trabalho espontneo: um processo espontneo, o valor de D E sempre positivo. Trabalho eltrico da pilha: Energia responsvel pelo trabalho qumico recebe o nome de energia livre (G). A variao de energia livre (D E) mede o trabalho realizado pelo sistema. D G = -nF*D E.