Curso de Eletroquímica

Aula 1 • Estados de Oxidação e Conceitos de Oxirredução

Define oxidação e redução em termos de transferência de elétrons e variação do número de oxidação. Relaciona essas definições a transformações químicas observáveis.

Aula 2 • Introdução às Células Eletroquímicas

Apresenta as células galvânicas e eletrolíticas como materializações físicas das reações de oxirredução. Relaciona o fluxo espontâneo de elétrons à energia elétrica mensurável.

Aula 3 • Balanceamento de Equações de Oxirredução

Ensina o método das meias-reações para balancear equações de oxirredução em meio ácido e básico. Reforça a conservação de massa e carga como princípios norteadores.

Aula 1 • Potencial de Célula e Energia Livre de Gibbs

Deriva a relação ΔG = −nFE e a aplica a cálculos de espontaneidade e trabalho. Estabelece a ponte entre a teoria termodinâmica e as grandezas eletroquímicas mensuráveis.

Aula 2 • Constantes de Equilíbrio e Potencial de Célula

Estabelece a relação quantitativa entre a constante de equilíbrio K e o potencial de célula padrão E°. Os alunos calculam K a partir de E° e interpretam equilíbrios eletroquímicos.

Aula 3 • A Equação de Nernst

Estende os potenciais padrão a condições não padrão usando a equação de Nernst. Permite prever a voltagem da célula em qualquer concentração, temperatura ou pressão.

Aula 4 • Potenciais de Eletrodo Padrão

Define o eletrodo padrão de hidrogênio e a série eletroquímica. Os alunos usam tabelas de potenciais de redução para prever a voltagem da célula e a direção da reação.

Aula 1 • Condutividade Iônica e Mobilidade

Define condutividade molar, mobilidade iônica e sua dependência da concentração. Estabelece ferramentas quantitativas para comparar o desempenho de eletrólitos.

Aula 2 • Coeficientes de Atividade e Teoria de Debye-Hückel

Explica desvios do comportamento iônico ideal usando coeficientes de atividade e força iônica. Permite cálculos termodinâmicos precisos em soluções eletrolíticas reais.

Aula 3 • Critérios de Seleção de Eletrólitos

Sintetiza fatores de condutividade, estabilidade, segurança e compatibilidade em uma estrutura de seleção. Diretamente aplicável a decisões de projeto de dispositivos em capítulos subsequentes.

Aula 4 • Eletrólitos Sólidos e Poliméricos

Compara mecanismos de condução iônica em óxidos sólidos, cerâmicas e membranas poliméricas. Prepara os alunos para avaliar eletrólitos para baterias e células a combustível.

Aula 1 • Tipos e Fontes de Sobretensão

Classifica as sobretensões de ativação, concentração e ôhmica e suas magnitudes relativas. Orienta os alunos no diagnóstico de perdas de eficiência em dispositivos eletroquímicos.

Aula 2 • Equação de Butler-Volmer

Deduz a equação de Butler-Volmer que relaciona a densidade de corrente à sobretensão e ao coeficiente de transferência. Central para quantificar a velocidade das reações de eletrodo.

Aula 3 • Interface Eletrodo-Eletrólito

Descreve a estrutura da dupla camada elétrica e seu papel na cinética de transferência de carga. Fornece a base física para compreender a resistência interfacial.

Aula 4 • Fundamentos da Espectroscopia de Impedância Eletroquímica

Introduz a EIE como uma técnica para separar contribuições cinéticas e de transporte usando resposta em frequência. Prepara os alunos para interpretar gráficos de Nyquist e Bode.

Aula 1 • Cronoamperometria e Cronopotenciometria

Analisa transientes de corrente-tempo e potencial-tempo para extrair coeficientes de difusão e velocidades de reação. Complementa a voltametria cíclica com dados cinéticos no domínio do tempo.

Aula 2 • Voltametria Cíclica

Ensina varredura de potencial, análise de corrente de pico e critérios de reversibilidade em voltametria cíclica. Permite a caracterização mecanística e cinética de pares redox.

Aula 3 • Biossensores Eletroquímicos

Integra elementos de reconhecimento biológico com transdução eletroquímica para detecção seletiva de analitos. Estabelece a ponte entre a eletroquímica analítica e a detecção biomédica e ambiental.

Aula 4 • Potenciometria e Eletrodos Seletivos de Íons

Abrange a medição baseada em Nernst da atividade iônica usando eletrodos de referência e indicadores. Apresenta membranas seletivas de íons e seus coeficientes de seletividade.

Aula 1 • Fundamentos e Terminologia de Baterias

Define capacidade, densidade de energia, densidade de potência, taxa C e vida útil como métricas centrais de baterias. Estabelece um vocabulário comum para comparar tecnologias de bateria.

Aula 2 • Química da Bateria de Íon-Lítio

Abrange mecanismos de intercalação, materiais comuns de cátodo e ânodo e requisitos de eletrólito. Explica por que o íon-lítio domina as aplicações portáteis e de veículos elétricos.

Aula 3 • Baterias de Chumbo-Ácido e à Base de Níquel

Analisa reações de eletrodo, química do eletrólito e modos de falha em tecnologias maduras de bateria. Fornece uma linha de base de referência para avaliar químicas avançadas.

Aula 4 • Tecnologias de Bateria de Próxima Geração

Examina baterias de estado sólido, lítio-enxofre e lítio-ar como alternativas emergentes de alta energia. Relaciona a eletroquímica fundamental aos desafios atuais de pesquisa.

Aula 1 • Eletrocatálise e Projeto de Catalisadores

Examina catalisadores de metais do grupo da platina e não nobres para reações de hidrogênio e oxigênio. Relaciona as propriedades da superfície do catalisador à atividade e durabilidade.

Aula 2 • Eletrólise da Água para Produção de Hidrogênio

Abrange projetos de células de eletrólise alcalina, PEM e de óxido sólido e suas métricas de eficiência. Posiciona a eletrólise como a principal via para a produção de hidrogênio verde.

Aula 3 • Princípios de Operação de Células a Combustível

Descreve a oxidação do hidrogênio, a redução do oxigênio e o transporte de prótons ou íons em células a combustível. Estabelece o limite de eficiência termodinâmico e as perdas no mundo real.

Aula 4 • Tipos e Aplicações de Células a Combustível

Compara células a combustível de membrana de troca de prótons, óxido sólido, alcalina e ácido fosfórico por condições de operação. Associa o tipo de célula aos requisitos da aplicação.

Aula 1 • Refino de Metais e Eletroextração

Descreve a eletrorrefinação e a eletroextração como métodos para purificar e recuperar metais de lixívias de minério. Destaca a seletividade e o consumo de energia como métricas-chave.

Aula 2 • Corrosão e Proteção Catódica

Enquadra a corrosão como um processo eletroquímico não controlado e a proteção catódica como sua mitigação. Aplica a teoria do potencial misto a cenários reais de proteção de infraestrutura.

Aula 3 • Eletrodeposição e Eletrogalvanização

Abrange mecanismos de nucleação, crescimento e química do banho para depositar revestimentos metálicos. Relaciona a morfologia do depósito à densidade de corrente e à seleção de aditivos.

Aula 4 • Usinagem e Corrosão Eletroquímica

Explica a dissolução anódica para modelagem de precisão e padronização de superfícies de metais. Demonstra como a eletroquímica controlada possibilita a microfabricação.