Principal diferença - célula eletroquímica vs célula eletrolítica

A eletroquímica inclui o estudo do movimento dos elétrons em sistemas onde ocorrem processos químicos. Aqui, as reações químicas podem ser usadas para gerar uma corrente elétrica ou uma corrente elétrica pode ser usada para facilitar a ocorrência de uma reação química não espontânea. Em ambas as formas, ocorrerá a conversão de energia elétrica em energia química ou o oposto disso. Os sistemas onde essas conversões ocorrem são conhecidos como células ou, mais precisamente, células eletroquímicas. Existem dois tipos de células eletroquímicas conhecidas como células voltaicas e células eletrolíticas. A principal diferença entre a célula eletroquímica e a célula eletrolítica é que a célula eletroquímica não precisa de nenhuma corrente externa para funcionar enquanto que as células eletrolíticas precisam de corrente externa para operar.

Principais áreas cobertas

1. O que é célula eletroquímica - Definição, Propriedades, Como Funciona 2. O que é célula eletrolítica - Definição, Propriedades, Como Funciona 3. Qual é a diferença entre a célula eletroquímica e a célula eletrolítica - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: ânodo, cátodo, célula eletroquímica, eletrólise, célula eletrolítica, célula galvânica, oxidação, redução, célula voltaica

O que é uma célula eletroquímica

Uma célula eletroquímica é um sistema que pode produzir energia elétrica por meio de reações químicas espontâneas. As reações químicas envolvidas nesse processo são chamadas de reações redox. As reações redox ocorrem por meio da transferência de elétrons entre espécies químicas. Uma reação redox inclui duas semi-reações: reação de oxidação e reação de redução. A reação de oxidação sempre libera elétrons para o sistema, enquanto a reação de redução retira elétrons do sistema. Portanto, as duas semi-reações ocorrem simultaneamente.

As células eletroquímicas são encontradas em dois tipos, como células voltaicas (galvânicas) e células eletrolíticas. Uma célula eletroquímica é composta de duas meias células. As semi-reações ocorrem em duas meias células. As reações químicas que ocorrem nessa célula causam a formação de uma diferença de potencial entre duas meias células.

Uma meia-célula deve ser composta de um eletrodo e um eletrólito. Portanto, uma célula eletroquímica completa é composta de dois eletrodos e dois eletrólitos; às vezes, as duas meias células podem usar o mesmo eletrólito. Se houver dois eletrólitos diferentes usados, uma ponte de sal deve ser usada para manter o contato entre os eletrólitos. Isso é feito fazendo uma passagem para transferir íons através da ponte de sal. Os elétrons fluem de meia célula para a outra por meio de um circuito externo. Os dois eletrodos são chamados de ânodo e cátodo.

As reações de oxidação e redução ocorrem em dois eletrodos separadamente. A reação de oxidação ocorre no ânodo, enquanto a reação de redução ocorre no cátodo. Portanto, os elétrons são produzidos no ânodo e se movem de um ânodo para o cátodo através do circuito externo. A ponte salina ajuda a manter o sistema neutro (eletricamente), transferindo íons através dela para equilibrar as cargas elétricas.

Vamos considerar a seguinte célula eletroquímica.

Figura 1: Célula eletroquímica

Aqui, o ânodo é o eletrodo de Zn (Zinco) e o cátodo é o eletrodo de Cu (Cobre). A reação de oxidação ocorre no eletrodo Zn. Lá, o Zn metálico é oxidado em Zn⁺² íons. Os elétrons liberados são passados ​​pelo fio externo. Zn produzido⁺² íons são liberados na solução. Portanto, o eletrodo Zn será dissolvido com o tempo. A reação de redução ocorre perto do cátodo. O cátodo é um eletrodo de Cu. Lá, os elétrons vindos do circuito externo são levados pelo Cu²⁺ íons na solução e são reduzidos em metal Cu. Portanto, a massa do eletrodo de Cu aumentará com o tempo. O fluxo de elétrons através do fio externo pode ser medido como a corrente elétrica produzida pela reação redox. Esta é a estrutura típica de uma célula eletroquímica.

Reações

Zn_(s) → Zn⁺²_(aq) + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

O que é uma célula eletrolítica

Uma célula eletrolítica é um tipo de célula eletroquímica na qual a energia elétrica pode ser usada para causar a ocorrência de uma reação química. Em outras palavras, a energia elétrica deve ser fornecida de uma fonte externa. Então, uma reação não espontânea pode ser iniciada. As células eletrolíticas são mais comumente usadas para eletrólise de compostos.

Uma célula eletrolítica também é composta de metais sólidos como eletrodos. Existem dois eletrodos conectados a um circuito externo. Um eletrodo atua como ânodo, enquanto o outro atua como cátodo. A reação de oxidação ocorrerá no ânodo e a reação de redução ocorrerá no cátodo.

O suprimento externo de energia elétrica (da bateria conectada aos dois eletrodos) fornece um fluxo de elétrons através do cátodo. Esses elétrons então entram na solução eletrolítica. Então, os cátions na solução se juntam ao redor do cátodo e obtêm elétrons que estão vindo através do cátodo. Portanto, esses cátions são reduzidos no cátodo. Os elétrons no cátodo repelem ânions na solução. Esses ânions migram em direção ao ânodo. Lá, esses ânions liberam elétrons e são oxidados. Portanto, o ânodo tem carga positiva e o cátodo tem carga negativa.

Vamos considerar o seguinte exemplo.

Figura 2: A eletrólise da solução de cloreto de cobre

Na célula eletrolítica acima, a bateria fornece elétrons para o cátodo e Cu⁺² íons se juntam ao redor do cátodo para tirar os elétrons do cátodo. Então o Cu⁺² os íons são reduzidos ao metal Cu e são depositados no cátodo. Então Cl^– os íons migram em direção ao ânodo e liberam o excesso de elétrons que possuem. Lá, a oxidação do Cl^– ocorre formando Cl_{2 (g)}.

Reações

2Cl^–_(aq) → Cl_{2 (g)} + 2e

Cu⁺²_(aq) + 2e → Cu_(s)

Diferença entre célula eletroquímica e célula eletrolítica

Definição

Célula eletroquímica: Uma célula eletroquímica é um sistema que pode produzir energia elétrica por meio de reações químicas espontâneas.

Célula eletrolítica: Uma célula eletrolítica é um tipo de célula eletroquímica em que a energia elétrica pode ser usada para criar uma reação química.

Conversão de energia

Célula eletroquímica: Na célula eletroquímica, a energia química é convertida em energia elétrica.

Célula eletrolítica: Na célula eletrolítica, a energia elétrica é convertida em energia química.

Corrente Externa

Célula eletroquímica: As células eletroquímicas não precisam de fontes externas de energia elétrica.

Célula eletrolítica: As células eletrolíticas precisam de fontes externas de energia elétrica.

Reações químicas

Célula eletroquímica: Nas células eletroquímicas, ocorrem reações químicas espontâneas.

Célula eletrolítica: Nas células eletrolíticas, ocorrem reações químicas não espontâneas.

Eletrodos

Célula eletroquímica: Em uma célula eletroquímica, o ânodo é negativo e o cátodo é positivo.

Célula eletrolítica: Em uma célula eletrolítica, o ânodo é positivo e o cátodo é negativo.

Movimento Eletrônico

Célula eletroquímica: Os elétrons são passados ​​do ânodo para o cátodo nas células eletroquímicas.

Célula eletrolítica: Os elétrons são passados ​​da bateria para o cátodo e, em seguida, os elétrons entram no ânodo através da solução eletrolítica nas células eletrolíticas.

Conclusão

Uma célula eletrolítica é um tipo de célula eletroquímica. Portanto, a célula eletrolítica é composta por todos os componentes que uma célula eletroquímica típica possui. Tanto as células eletroquímicas quanto as células eletrolíticas envolvem a circulação de elétrons através do sistema. No entanto, nas células eletroquímicas, ocorrem reações químicas espontâneas, ao passo que as reações químicas não espontâneas ocorrem nas células eletrolíticas. Esta é a diferença entre célula eletroquímica e célula eletrolítica.

Referências:

1. ” Célula eletroquímica. ” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 24 de julho de 2017. Web. Disponivel aqui. 26 de julho de 2017. 2. ”Células eletrolíticas”. Chemistry LibreTexts. Bibliografia, 21 de julho de 2016. Web. Disponivel aqui. 26 de julho de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Célula eletroquímica” por Siyavula Education (CC BY 2.0) via Flickr