Eletrólise

É conhecido pelo nome de eletrólise  todo o processo químico não espontâneo provocado por uma corrente elétrica proveniente de um gerador (mais especificamente, uma pilha). A palavra eletrólise é a combinação de dois termos gregos: “elektró” (eletricidade) e “lisis” (solução), unidas para se referir a uma reação ocorrida por meio de energia elétrica. Algumas reações químicas acontecem apenas quando fornecemos energia na forma de eletricidade, enquanto outras geram eletricidade no momento em que ocorrem. Trata-se de um processo químico inverso ao da pilha, que é espontâneo e transforma energia química em elétrica.

O processo eletrolítico se dá a partir do fornecimento de energia vindo de uma pilha, que serve de gerador. Com isso, ocorre a descarga de íons, onde ocorre uma perda de carga por parte de cátions e ânions. Consequentemente, os cátions irão receber elétrons, sofrendo redução, enquanto que os ânions irão ceder elétrons, sofrendo oxidação. Tais reações ocorrem entre dois ou mais eletrodos mergulhados em uma solução condutora, onde será estabelecida uma diferença de potencial elétrico. As substâncias iônicas conduzem corrente elétrica quando fundidas ou em soluções aquosas, e a condução de corrente elétrica se dá pela formação de substâncias nos eletrodos. Vale lembrar que a denominação “solução eletrolítica”, empregada para designar qualquer solução aquosa condutora de eletricidade, deriva justamente desse processo.

As das formas comuns de eletrólise são a eletrólise ígnea e a eletrólise aquosa: na eletrólise ígnea, não há presença de água, e a passagem da corrente elétrica acontece em uma substância iônica no estado de fusão (liquefeita ou fundida). É um tipo de reação muito utilizado na indústria, principalmente para a produção de metais, como por exemplo o alumínio a partir da bauxita (minério de alumínio). Já a eletrólise aquosa se dá com a passagem elétrica através de um líquido condutor. Neste tipo, apenas um dos cátions e um dos ânions são participantes. É na eletrólise do cloreto de sódio em meio aquoso que são produzidos a soda cáustica (NaOH), o gás hidrogênio (H₂) e o gás cloro (Cl₂).

A eletrólise encontra grande utilidade na indústria química, como na produção de metais como o alumínio, o cloro, magnésio, potássio, etc. Por meio dela é possível isolar algumas substâncias fundamentais para muitos meios de produção, como o hidróxido de sódio (soda cáustica) e peróxido de hidrogênio (água oxigenada), além da deposição de finas películas de metais sobre peças metálicas ou plásticas, numa técnica conhecida como galvanização. Além disso, é um processo que purifica e protege (como revestimento) vários metais.

Fonte:  http://www.infoescola.com/quimica/eletrolise/

Cátions e Ânions

 

Os átomos dos elementos químicos encontrados na Tabela Periódica são partículas isentas de carga elétrica, isto é, apresentam mesmo número de prótons e de elétrons em sua estrutura. Entretanto, a maioria dos elementos químicos, excetuando-se os gases nobres, não existem naturalmente conforme são representados na Tabela Periódica. Assim, qualquer átomo ou agrupamento atômico que apresentar desequilíbrio de cargas elétricas, isto é, apresentar diferenças entre o número de prótons e o de elétrons, será denominado de íon.

Os íons são as unidades estruturais de todos os sais, tanto orgânicos como inorgânicos, e continuam a existir mesmo ao se dissolver o retículo do sal. A própria água pura está dissociada em íons, embora apresente um baixo grau de dissociação, ou seja, uma quantidade pequena de íons. Os íons também se apresentam no estado gasoso em altas temperaturas, sendo devido a eles o brilho das chamas em uma combustão.

Dependendo da partícula excedente, prótons ou elétrons, os íons podem ser positivos e negativos, sendo os primeiros originados pela remoção de elétrons de seus átomos e os segundos, pelo acréscimo. Os íons positivos (que apresentam mais prótons do que elétrons) são denominados cátions e os negativos (que apresentam menos prótons do que elétrons), são denominados ânions. Esta nomenclatura originou-se em torno de 1839, e pode ser atribuída aos trabalhos de Michael Faraday sobre o eletromagnetismo.

No caso de uma solução, os íons positivos migram para o pólo negativo de uma corrente elétrica de polaridade constante que esteja mergulhada na solução. Como os íons positivos chamam-se cátions, o pólo negativo pode ser chamado de cátodo. O pólo positivo será então chamado de ânodo e, da mesma forma, receberão os ânions.

Geralmente um íon é caracterizado pela remoção ou acréscimo de um baixo número de elétrons, quatro ou ainda menos. Os polímeros, as macromoléculas, podem apresentar íons com inúmeras cargas positivas ou negativas, mas estes não podem ser simbolizados como os símbolos atômicos comuns, e ainda são muito difíceis de se determinar com precisão. Em geral, as cargas iônicas, como foi dito, vão de um a quatro, podendo ser negativas ou positivas. Entretanto, pode haver íons com valores cinco, seis e até sete, que quase sempre são positivos.

As cargas de um íon podem ser representadas de muitas maneiras, mas geralmente utiliza-se o símbolo atômico e sobrescritos os sinais mais ou menos, ou, ainda, números junto com os sinais mais e menos para indicar as cargas. Por exemplo, o íon sódio é representado por Na⁺ (partícula que perdeu um elétron; cátion), já o íon sulfeto é representado por S^2- (partícula que ganhou dois elétrons; ânion).

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/cations-e-anions/

Camada de Valência

 

Cada uma destas camadas possuem um número máximo de elétrons. Assim, as camadas acima possuem, respectivamente 2, 8, 18, 32, 32, 18 e 2 elétrons. A camada de valência necessita, na maior parte dos átomos, de 8 elétrons para que seja estável. Essa é a teoria do octeto.

Quando não há instabilidade, os átomos tendem a fazer ligações químicas com elementos que possam proporcionar os dois elétrons faltantes.

Os gases nobres possuem 8 elétrons em sua camada de valência, a única exceção é Hélio, que possui 2 elétrons na camada de valência. Todos são estáveis, não necessitando realizar ligações químicas para adquirir estabilidade.

Como exemplo das ligações ocorridas em razão dos átomos presentes na camada de valência, estão o Oxigênio, que possui 6 elétrons na última camada e o Hidrogênio, que possui 1 elétron na ultima camada. O Oxigênio necessita de dois elétrons para ficar estável e o Hidrogênio, de dois elétrons. Desta forma, ocorre uma ligação em que dois átomos de Hidrogênio compartilham cada um, 1 elétron com o Oxigênio. Assim, o Oxigênio adquire a estabilidade através dos dois elétrons compartilhados, assim como o Hidrogênio, que adquire dois elétrons na camada de valência. Essa é a ligação que ocorre formando moléculas de água.

Outro exemplo conhecido é o cloreto de sódio ou sal de cozinha. O Cloro possui 7 elétrons na camada de valência. O Sódio, por sua vez, possui um elétron na camada de valência. Assim, o Sódio se torna um cátion, pois perde um elétron, e o Cloro se torna um ânion, pois ganha um elétron.

A representação da tabela periódica permite que, através de uma breve análise, se conclua a respeito da quantidade de eletrons da última camada. Assim, os grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16 e 17 possuem, respectivamente, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 elétrons na última camada. Além disso, para o restante dos elementos presentes na tabela periódica, é possível identificar o número de elétrons da camada de valência através da representação da distribuição eletrônica. Assim, tem-se a respeito do elemento Ferro:

Fe: nº atômico 26
Distribuição eletrônica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
A última camada representada: 4 (4s)
Assim, o elemento Ferro possui 2 elétrons (4s²) em sua camada de valência.

Assim como o elemento Prata:

Ag: nº atômico 47
Distribuição eletrônica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁹
A última camada representada: 5
Assim, o elemento Prata possui 2 (5s2) elétrons em sua camada de valência.

Desta forma, é possível conhecer as ligações prováveis entre os diversos elementos, assim como a sua provável transformação em cátions e ânions.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/camada-de-valencia/

Bases

 

Base é toda substância que em solução aquosa sofre dissociação iônica, liberando o ânion OH^- (Hidróxido).

A dissociação iônica está relacionada ao comportamento das bases em presença de água. Exemplo: a soda cáustica (NaOH) é uma substância sólida que em contato com a água libera os íons Na⁺ e OH^- que se dissolvem devido à atração pelos polos negativos e positivos da molécula de H₂O. Sendo assim, bases são substâncias compostas pela combinação de um cátion (geralmente de um metal) com o ânion OH^-.

Uma das características das bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação.
Da mesma forma que os ácidos, as bases também conduzem corrente elétrica quando dissolvidas em água. Os indicadores fenolftaleína (solução) e papel de tornassol também mudam de cor em presença de hidróxidos. A fenolftaleína incolor torna-se vermelha; papel de tornassol vermelho fica azul: reações inversas às que verificamos no caso dos ácidos.
Vejamos as principais bases:

Hidróxido de Sódio (NaOH): Conhecida também como soda cáustica, essa substância é utilizada na fabricação do sabão, celofane, detergentes e raiom, produtos para desentupir pias e ralos, e também no processo de extração de celulose nas indústrias de papel, etc.

Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)₂): Está presente na solução que é comercializada com o nome de “leite de magnésia”, produto utilizado como laxante e antiácido estomacal.

Hidróxido de Cálcio (Ca (OH)₂): Conhecida como cal hidratada ou cal extinta, essa substância é usada na construção civil: na preparação de argamassa (areia + cal) e na caiação (pintura a cal); as indústrias açucareiras utilizavam o hidróxido de cálcio na purificação do açúcar comum.

Hidróxido de Amônio (NH₄OH): Essa substância é obtida em solução aquosa do gás de amônia e comercializada como amoníaco. É usado na fabricação de produtos de limpeza doméstica, na revelação de filmes fotográficos, em detergentes, na indústria têxtil, etc.

Hidróxido de Potássio (KOH): Conhecida como potassa cáustica, é usada para alvejamento, na fabricação de sabões moles e no processamento de certos alimentos.

 

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/bases.htm