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O que é eletroquímica?

Você sabe do que se trata a eletroquímica?

A eletroquímica está muito presente no nosso dia a dia, inclusive, se você está lendo este artigo, é porque a eletroquímica está em ação.

Ela é encontrada em pilhas e baterias, celulares, lanternas, calculadoras, computadores e muitos outros objetos do nosso cotidiano. Trata-se de um dos ramos da físico-química que estuda as relações existentes entre reações químicas e a corrente elétrica.

As reações estudadas na eletroquímica podem ser divididas em oxirredução (oxidação e redução), pilhas, baterias e a eletrólise. Lendo sobre cada uma dessas reações, você terá uma compreensão mais aplicada sobre o que é a eletroquímica. Vamos lá?

Reações da eletroquímica

Para entender melhor e observar a aplicação da eletroquímica no nosso dia a dia, confira abaixo como cada uma das reações estudadas por esse ramo da físico-química funciona. 

Reações de oxirredução

A oxirredução é um fenômeno químico. Nele, há a produção de energia elétrica a partir da ocorrência da oxidação e da redução de espécies químicas. Suas reações são caracterizadas pela perda e pelo ganho de elétrons:

  • Oxidação é a perda de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente oxidante.
  • Redução é o ganho de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente redutor.

Em resumo, isso significa que, no processo de oxirredução, ocorre a transferência de elétrons de uma espécie para outra. 

Quando um átomo ou íon recebe elétrons e tem a sua carga ou o seu número de oxidação (Nox) diminuído, dizemos que ele sofreu uma redução. Já a espécie que perde os elétrons sofre a oxidação, tendo o seu Nox aumentado.

As ações de oxirredução estão presentes no cotidiano, como na oxidação do ferro (quando forma a ferrugem), na redução de minérios metálicos para a produção de metais, formação do aço, corrosão de navios, etc.

Pilhas e baterias

Em resumo, a pilha converte energia química em energia elétrica de modo espontâneo. Ela também é chamada de célula eletroquímica, é composta por dois eletrodos e um eletrólito. Quando conectamos duas ou mais pilhas, forma-se uma bateria.

A conversão de energia química em energia elétrica ocorre por meio de uma reação de oxirredução. 

Esse processo acontece espontaneamente, pois há a transferência de elétrons entre um metal que tem a tendência de doar elétrons (lado negativo: ânodo) por meio de um fio condutor para um metal que tem a tendência de receber elétrons (lado positivo: cátodo).

Algumas pilhas ou baterias não podem ser recarregadas, essas são chamadas de primárias. Nelas, a reação de oxirredução funciona por determinado período, fornecendo energia ao sistema até que a reação química se esgote e o dispositivo pare de funcionar.

No entanto, as pilhas ou as baterias secundárias são recarregáveis e podem ser utilizadas diversas vezes. Um exemplo disso é a bateria usada em automóveis (baterias chumbo/óxido de chumbo ou chumbo/ácido).

Esse tipo de bateria é recarregada quando recebe uma corrente elétrica contínua, a diferença de potencial recebida é capaz de inverter os polos e mudar o sentido da reação química, fazendo com que a bateria funcione e grande parte do ácido sulfúrico se regenere.

Conheça o inventor da pilha voltaica.

Eletrólise

Ao contrário das pilhas, a eletrólise é a reação de oxirredução que ocorre de modo não espontâneo e converte energia elétrica em energia química.

Existem dois tipos de eletrólises:

Eletrólise ígnea: é aquela que se processa a partir de um eletrólito fundido, ou seja, pelo processo de fusão. É feita com ausência de água. A corrente elétrica passa pela substância iônica na fase líquida (fundida). 

Um exemplo disso é a eletrólise do cloreto de sódio (sal de cozinha) fundido, que produz o gás cloro e o sódio metálico – este último é tão reativo que chega a explodir em contato com a água.

Eletrólise aquosa: neste caso, temos íons fornecidos pela substância dissolvida na água. Em solução aquosa, a eletrólise pode ser realizada com eletrodos inertes ou eletrodos ativos (ou reativos).

Um exemplo da utilização da eletrólise aquosa é no revestimento de peças com metais que se oxidam mais facilmente que o metal que constitui a peça para protegê-la contra a corrosão. 

Aplicações da eletroquímica

Para visualizar melhor todos os exemplos citados neste artigo, descrevemos mais algumas circunstâncias do nosso cotidiano nas quais a eletroquímica entra em ação, são elas:

  • – Reações no corpo humano.
  • – Fabricação de aparelhos eletrônicos.
  • – Carregamento de pilhas e baterias.
  • – Galvanoplastia: revestimento de peças de ferro e aço com zinco metálico, impedindo a ferrugem de materiais.
  • – Dezenas de aplicações na indústria química.

Agora já descobrimos um pouco mais sobre a eletroquímica, que ela estuda as relações entre reações químicas e a corrente elétrica e está muito presente no nosso dia a dia. 

Leia também sobre o eletromagnetismo terrestre. 

Mas, afinal, o que é o pré-sal?

Você está pronto para conhecer as águas ultraprofundas e descobrir o que é o pré-sal?

Muito se fala sobre o pré-sal e como sua descoberta foi importante para todo o mundo nos últimos anos.

O óleo leve e de excelente qualidade possui um alto valor comercial. Uma realidade que coloca o Brasil entre os principais atores no cenário energético mundial.

Cerca de 2/3 da superfície do planeta são cobertos por água, e, para conhecer o pré-sal, precisamos explorar as águas ultraprofundas que são, basicamente, encontradas a uma profundidade de mais de 1.501 metros.

Você está pronto para conhecer as águas ultraprofundas e descobrir o que é o pré-sal

O que é o pré-sal?

Geologicamente falando, o pré-sal se refere a uma área de reservas petrolíferas, formadas principalmente por rochas carbonáticas, localizada abaixo de uma profunda camada de sal no subsolo marinho.

Imagem: Asmetro-SN

Essa área é chamada de pré-sal em razão da escala de tempo geológica, ou seja, o tempo de formação do petróleo. Isso quer dizer que a camada de reserva de petróleo do pré-sal foi formada antes da rocha de camada salina que a cobriu por milhões de anos.

Como o pré-sal foi formado?

A camada de pré-sal foi formada pela separação dos atuais continentes Americano e Africano, que começou há cerca de 150 milhões de anos.

As depressões causadas pela separação dos continentes deram origem a grandes lagos. Nas regiões mais profundas desses lagos, foram acumuladas enormes quantidades de matéria orgânica proveniente, em maior parte, de algas microscópicas. 

Ao se misturar com sedimentos e passar por um processo que envolve altas temperaturas e pressões, essa matéria orgânica transformou-se em óleo e gás em um processo chamado geração.

Durante a separação dos continentes, as partes mais rasas, como as grandes ilhas, receberam muitas conchas calcáreas (as coquinas) e posteriormente viraram depósitos de estromatólitos (tipos de algas que formam rochas calcáreas). 

São esses dois tipos de depósitos que constituem os principais reservatórios do pré-sal.

À medida que os continentes se distanciaram, os materiais orgânicos que estavam acumulados nesse novo espaço foram sendo cobertos pelas águas do Oceano Atlântico, que então se formava. Naquele tempo, o clima árido era predominante.

Esse clima contribuiu para a evaporação da água marinha, que causou a acumulação de sais depositados sob a matéria orgânica. O acúmulo resultou na espessa camada de sal que funcionou como uma barreira para impedir que o petróleo chegasse à superfície.

Nesse período, processos termoquímicos transformaram a camada orgânica em hidrocarbonetos (petróleo e gás natural).

Pré-sal no Brasil

No Brasil, entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, existe uma área de aproximadamente 149 mil quilômetros quadrados no mar chamada de Polígono do Pré-Sal, uma das mais importantes descobertas de petróleo e gás natural dos últimos anos.

Hoje, o pré-sal brasileiro é um dos três maiores produtores de petróleo do mundo, o que garante que o país se resguarde em caso de eventuais crises energéticas. 

As descobertas de petróleo nos reservatórios do pré-sal reforçam o papel do Brasil como importante ator no cenário energético mundial e geram importante insumo para o desenvolvimento econômico do país.

Obstáculos para a extração do pré-sal

– A profundidade: o petróleo fica abaixo de pelo menos 2 km de água, mais 2 km de rocha e, por fim, 2 km de crosta de sal.

– O sal: este é o maior problema enfrentado. A três ou quatro mil metros de profundidade, o sal se comporta como um material viscoso, instável, obrigando os países a desenvolverem novas tecnologias.

– Manter o petróleo aquecido: o petróleo das camadas do pré-sal ferve dentro das rochas, e é preciso mantê-lo quente, pois a queda de temperatura induz a formação de coágulos que entopem os dutos.

– Custo: em razão da profundidade, da complexidade da operação, das novas tecnologias e do aumento da mão de obra, é necessário um grande investimento por parte do governo.

Apesar das dificuldades, existem muitos benefícios com a extração do petróleo do pré-sal. Esse óleo é considerado leve, ou seja, de baixa densidade, e a camada de sal conserva a sua qualidade. 

Sendo assim, ele é mais fácil de ser refinado, possui menos enxofre, polui menos e, dessa forma, é mais valorizado no comércio mundial.

Você sabia dessas curiosidades sobre o pré-sal? Continue no blog e conheça também o documentário Sirius: acelerando o futuro da ciência.