A compreensão das reações químicas é essencial para a aprendizagem pré-vestibular. O tema eletroquímica, por exemplo, é muito comum no Enem em assuntos como noções de oxidação e redução, pilhas e baterias, ânodos e cátodos.
Para te ajudar com o assunto, o Estratégia Vestibulares preparou um artigo com as principais informações sobre Eletroquímica e como ela aparece no Enem, com questões e temas mais recorrentes. Confira!
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Eletroquímica o que é?
A eletroquímica é um ramo da química que estuda a interação entre substâncias por meio de seu potencial de redução-oxidação. Nessas reações ocorre a transferência de elétrons entre os compostos e a energia química é convertida em energia elétrica ou vice-versa.
Para compreender os processos eletroquímicos é importante conhecer o conceito de NOX — essa sigla representa o número de oxidação de uma substância. Esse valor indica a quantidade de elétrons a mais ou a menos em um átomo , conforme a interação química que estabelece.
Um NOX positivo demonstra que o átomo contém elétrons a menos que o ideal. Por sua vez, o NOX negativo aponta para um número de elétrons a mais que o normal.
É por meio do Nox que se pode compreender a permuta de elétrons entre os compostos e então notar a oxirredução que acontece na reação!
Como é cobrada Eletroquímica no Enem?
Agora que você já conhece a definição de eletroquímica e as noções básicas necessárias, veja quais são os aspectos do assunto mais cobrados no Enem:
Oxidação e redução
- Oxidação: ocorre quando o átomo perde elétrons na reação, assim o NOX aumenta;
- Redução: acontece quando um átomo ganha elétrons na interação química, com diminuição do número de oxidação;
- Agente redutor: substância ou átomo que oxidou e que resulta na oxidação da outro composto da reação;
- Agente oxidante: aquela substância ou átomo que foi reduzida na reação e causou a redução de outro composto;
- Potencial de redução: número que mede a capacidade de uma substância em sofrer redução — quanto maior, mais possibilidade de diminuir o NOX na reação;
- Potencial de oxidação: valor que dimensiona a possibilidade de uma substância em ser oxidada — quanto maior esse número, mais chance do NOX aumentar.
Por último, perceba que quanto maior o potencial de redução de um composto, menor seu potencial de oxidação e vice-versa, visto que os dois conceitos são antagônicos.
Principais agentes oxidantes
Como citado anteriormente, os agentes oxidantes são substâncias que sofrem redução e ocasionam a oxidação de outros compostos da reação.
Veja, para que sejam reduzidos, os agentes oxidantes devem apresentar alto potencial de redução.
Como uma mesma substância pode mostrar-se oxidante e redutora conforme as diferentes reações,não existe um padrão fixo determinado. Entretanto, alguns compostos têm alto potencial oxidante na maior parte dos casos, como o permanganato de Potássio (KMnO₄) , o peróxido de Hidrogênio (H2O2), o ácido nítrico (HNO3) e o dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇).
Pilhas e baterias
Pilhas e baterias são dispositivos que convertem energia química em elétrica por meio de reações de oxirredução. Por meio da interação entre ânodos e cátodos, além de uma solução condutora de íons ocorre a transferência de elétrons entre os materiais e, por fim, a formação de eletricidade.
É importante recordar que pilhas são formadas por dois eletrodos (um ânodo e um cátodo), e baterias são associações de várias pilhas em série ou paralelo (vários eletrodos e maior voltagem total).
Ânodo e cátodo
Um eletrodo (ou polo) é composto de um ânodo e um cátodo, que podem ser definidos como:
- Ânodo: composto que está no pólo negativo da pilha e que é oxidado, sofrendo corrosão — possui o menor potencial de redução; e
- Cátodo: material que representa o pólo positivo de uma pilha e sofre deposição com aumento de massa total — o maior potencial de redução.
Potencial padrão de redução das pilhas
O potencial padrão de redução em pilhas é a relação entre os potenciais de cada eletrodo. Para calcular a voltagem desse tipo de dispositivo, então, é preciso realizar o seguinte cálculo:
ΔE = Ered (maior) – Ered (menor)
Com isso, consegue-se o valor da interação entre os eletrodos, chamado de variação do potencial de uma pilha ΔE.
Além disso, a química demonstra que o ΔE de uma pilha é sempre positivo!
Eletrólise ígnea e eletrólise em meio aquoso
A eletrólise, por sua vez, é a geração de energia química a partir de energia elétrica a partir de uma reação não espontânea – por isso o ΔE de um dispositivo eletrolítico é sempre negativo. Esse processo pode acontecer em ambiente aquoso (eletrólise aquosa) ou em uma substância fundida (eletrólise ígnea).
Por ser um técnica inversa a da pilha, o cátodo da eletrólise é o pólo negativo ainda que sofra redução; ao mesmo tempo, o ânodo é o pólo positivo, mesmo que seja oxidado.
Principais questões sobre Eletroquímica no Enem
(ENEM 2016)
Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A corrosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre a precipitação do óxido de ferro(III) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corrosivo é, de maneira geral, representado pela equação química:
4 Fe (s) + 3 O2(g) + 2 H2O (l) → 2 Fe2O3. H2O (s)
Ferrugem
Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é:
A) Renovar sua superfície, polindo-a semanalmente.
B) Evitar o contato do utensílio com o calor, isolando-o termicamente.
C) Impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido.
D) Esterilizar frequentemente os utensílios, impedindo a proliferação de bactérias.
E) Guardar os utensílios em embalagens, isolando-os do contato com outros objetos
Com base no texto da questão, o processo de oxidação de ferro é uma reação eletroquímica. Para que ocorra corretamente, o ferro sólido deve reagir com a água líquida, com produção de óxido de ferro (III) hidratado.
Por isso, evitar o contato do ferro com a água (ou umidade) pode ser eficaz para a prevenção do enferrujamento das superfícies – como descreve a alternativa C.
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