O que é uma célula electrolítica?Descubra o seu papel na conversão de energia e nas aplicações industriais

Uma célula electrolítica é um dispositivo que converte energia eléctrica em energia química através de um processo designado por eletrólise.É constituída por dois eléctrodos (um ânodo e um cátodo) imersos num eletrólito, que é normalmente um composto iónico dissolvido ou fundido.Os eléctrodos são geralmente feitos de materiais inertes como a grafite ou a platina.Quando é aplicada uma fonte de energia externa, esta provoca reacções químicas não espontâneas, causando a decomposição do eletrólito nos seus elementos constituintes ou noutros produtos químicos.Este processo é essencial em indústrias como a refinação de metais, a galvanoplastia e a síntese química.

Pontos-chave explicados:

1. Definição e finalidade de uma célula electrolítica:

   • Uma célula electrolítica é um dispositivo que utiliza a energia eléctrica para provocar reacções químicas não espontâneas, convertendo energia eléctrica em energia química.
   • É utilizada principalmente em processos como a eletrólise, em que as substâncias são decompostas nas suas formas elementares ou noutros produtos químicos.

2. Componentes de uma célula electrolítica:

   • Eléctrodos:
     • A célula tem dois eléctrodos: o ânodo (elétrodo positivo) e o cátodo (elétrodo negativo).
     • Estes eléctrodos são normalmente feitos de materiais inertes, como a grafite ou a platina, para evitar reacções indesejadas.
   • Eletrólito:
     • O eletrólito é uma solução ou substância fundida contendo iões livres, que permite o fluxo de corrente eléctrica.
     • Pode ser um composto iónico dissolvido ou um sal fundido.

3. Como funciona uma célula electrolítica:

   • Quando uma fonte de energia externa é ligada, a energia eléctrica é fornecida à célula.
   • No ânodo, ocorre a oxidação, em que os iões perdem electrões.
   • No cátodo, ocorre a redução, onde os iões ganham electrões.
   • O movimento dos iões no eletrólito e o fluxo de electrões através do circuito externo completam o circuito elétrico, sustentando a reação.

4. Tipos de reacções em células electrolíticas:

   • Eletrólise da água:
     • A água decompõe-se em gases de hidrogénio e oxigénio.
   • Eletrodeposição:
     • Um metal é depositado numa superfície através da redução de iões metálicos no cátodo.
   • Refinação de metais:
     • Os metais impuros são purificados por eletrólise, onde o metal puro é depositado no cátodo.

5. Aplicações das células electrolíticas:

   • Processos industriais:
     • Utilizado na produção de metais como o alumínio e o cobre.
     • Essencial na indústria de cloro e álcalis para a produção de cloro e hidróxido de sódio.
   • Eletrodeposição:
     • Utilizado para revestir objectos com uma fina camada de metal para proteção ou decoração.
   • Carregamento de pilhas:
     • Algumas baterias recarregáveis utilizam células electrolíticas para inverter as reacções químicas durante o carregamento.

6. Comparação com as células galvânicas:

   • Células electrolíticas:
     • Requerem uma fonte de energia externa para desencadear reacções não espontâneas.
     • Convertem energia eléctrica em energia química.
   • Células Galvânicas:
     • Gerar energia eléctrica a partir de reacções químicas espontâneas.
     • Converter energia química em energia eléctrica.

7. Principais caraterísticas das células electrolíticas:

   • Fonte de alimentação externa:
     • É necessária uma fonte de energia de corrente contínua (CC) para manter a reação.
   • Reacções não espontâneas:
     • As reacções numa célula electrolítica não ocorreriam naturalmente sem a entrada de energia eléctrica.
   • Circuito completo:
     • A célula deve formar um circuito completo para que os iões se movam e para que a reação continue.

Ao compreender estes pontos-chave, é possível apreciar os princípios fundamentais subjacentes às células electrolíticas e a sua vasta gama de aplicações em contextos industriais e quotidianos.

Tabela de resumo:

Aspeto	Detalhes
Definição	Converte energia eléctrica em energia química através da eletrólise.
Componentes	Ânodo, cátodo e eletrólito (composto iónico dissolvido ou fundido).
Principais reacções	Oxidação no ânodo, redução no cátodo.
Aplicações	Refinação de metais, galvanoplastia, carregamento de baterias e síntese química.
Comparação com a Galvânica	Requer energia externa; provoca reacções não espontâneas.

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