Elétroquímica


Não é nem preciso olhar para o termo acima com um interesse um pouco maior que o habitual para entender a mensagem logo à primeira vista: a eletroquímica é a ciência que investiga e compreende quais são as relações existentes entre a geração de eletricidade e as reações químicas. Dentro dessa chave, podemos ir ainda mais além. É na eletroquímica que se estuda que tipo de reação química é capaz de produzir correntes elétricas, isto é, as chamadas reações de oxidação e redução, mas também o inverso delas: que tipo de reação química pode ocorrer a partir do fornecimento de energia elétrica, que por sua vez são também conhecidas como reações de eletrólise.

Isso que aparentemente é um bicho de sete cabeças, no entanto, está mais perto do nosso dia-a-dia do que imaginamos: a pilha dos controles remotos, a bateria dos relógios e dos celulares, os computadores, as calculadoras, os brinquedos eletrônicos e tantos outros itens tecnológicos com cuja presença já nos acostumamos simplesmente não seriam os mesmos se não fossem as conclusões extraídas da eletroquímica.

Elétroquímica

Trocando de elétron

Na química, chamamos de íon todos os átomos que perderam ou ganharam um certo número de elétrons. Ou seja: íons são todos aqueles átomos que não estão em seu estado neutro, mas que passaram por um processo de transformação, responsável por deixá-los carregados com um excesso de elétrons ou torná-los deficitários na mesma seara. Um íon positivado, isto é, que recebeu elétrons, é comumente chamado de cátion, enquanto um íon que perdeu elétrons recebe a alcunha de ânion.

Nas reações químicas que se passam entre ânions e cátions, existem sempre duas possibilidades de interação química, e cada uma delas diz respeito a um processo químico que recebe, por sua vez, um nome específico. Quando uma substância perde elétrons, dizemos em Química que houve uma oxidação dessa mesma substância. Ao passo em que, quando existe um ganho de elétrons, esse mesmo processo é chamado de redução.

Portanto, as reações químicas que apresentam em seu interior uma oxidação ou uma redução das substâncias que estão em si envolvidas são conhecidas como reações de redoxou de oxirredução. É importante aqui destacar que o processo de oxidação e de redução ocorrem simultaneamente: uma substância precisa “reduzir” para que outra possa se “oxidar”.

Pilhas e baterias

Essas reações denominadas de oxirredução são reações capazes de produzir, uma vez que há uma troca de elétrons entre as substâncias presentes, uma notável corrente elétrica. Há, portanto, uma transformação de energia química em energia elétrica, processo esse que ocorre de maneira espontânea. É com esse princípio, ou seja, valendo-se dessa troca eminente, que funcionam as pilhas.

Uma pilha, por definição, nada mais é do que um dispositivo que contém em si diferentes espécies químicas de cuja reação de oxirredução extrair-se-á uma corrente elétrica. Para que funcionem, as pilhas possuem sempre dois elétrodos (pólos ou terminais que conectam as correntes elétricas): o ânodo, pólo para onde se encaminham os ânions e que, no decorrer do processo químico, é sempre corroído pois perde sua massa, e o cátodo, pólo para onde se dirigem os cátions e que, consequentemente, ganha massa na forma de um depósito de matéria ao seu redor. É necessário haver também um meio por onde será propagada essa transfusão de íons e este meio, por sua vez, é conhecido como eletrólito ou ponte salina – ele nada mais é do que uma solução química por onde os íons são capazes de se movimentar.

A diferença primordial entre uma pilha e uma bateria é que a segunda é basicamente composta da ligação em série de diversos exemplares da primeira. Ou seja: para obtermos uma bateria, basta ligar o pólo positivo de uma pilha ao pólo negativo de outra e assim por diante.

Eletrólise

A eletrólise é um processo avesso, em certa medida, ao que ocorre na pilha e na bateria. Isto porque ele só acontece quando a corrente elétrica é um agente externo, e não decorrente da reação que está sendo observada. É, portanto, um processo químico não-espontâneo, que requer a intervenção obstinada dessa corrente – obtida por dois eletrodos externos – em um meio líquido no qual haja íons circulando – o que chamamos de solução eletrolítica.

A eletrólise pode ser dividida em duas diferentes vertentes: a eletrólise ígnea, que ocorre quando o meio utilizado é composto por metais fundidos, e a eletrólise aquosa, ou seja, quando o meio em que a corrente elétrica será acionada é essencialmente composto por alguma solução aquosa.

Essa reação que podemos conceber como o “reverso da pilha” é largamente utilizada na indústria química com o intuito de depositar finas películas de metal sobre peças compostas de substâncias de menor valor, um processo que é popularmente conhecido como galvanização. A eletrólise também é largamente utilizada para auxiliar a produção de alguns metais, como o sódio, o magnésio, o potássio e o alumínio.