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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Fisicoquímica FQM

Eletrólise FQM03

Conceitos Básicos FQM0301 

   O que é a eletrólise ? FQM030101

Eletrólise é o nome que se da a uma reação química provocada pela passagem da corrente elétrica através de um composto químico.

O que é a eletrólise ígnea ? FQM030102

É a eletrólise que ocorre com o composto químico fundido

O que é a eletrólise aquosa ?FQM030103

É a eletrólise que ocorre com uma solução aquosa do composto químico 

O que é uma cuba eletrolítica ? FQM030104

Cuba eletrolítica, cela ou célula é o recipiente onde ocorre a eletrólise.
No seu interior são colocados dois eletrodos ligados aos pólos de uma pilha.

Que tipo de reação química ocorre no interior da cuba durante a eletrólise ? FQM030105

No interior da cuba eletrolítica ocorre uma reação de óxido-redução.
Os íons negativos ao atingirem o eletrodo positivo cedem elétrons e são neutralizados numa reação de oxidação.
O íons positivos ao atingirem o eletrodo negativo recebem elétrons e são neutralizados numa reação de redução.

Observação importante:
No interior da cuba durante a reação de óxido-redução o número de elétrons retirados do eletrodo negativo é igual ao número de elétrons cedidos ao eletrodo positivo.

Tudo se passa como se existisse uma corrente de elétrons em deslocamento do eletrodo negativo para o positivo.

O que é  o ânodo ? FQM030106

É o eletrodo onde ocorre a oxidação.
Na cuba eletrolítica é o eletrodo positivo.

O que é o cátodo ? FQM030107

É o eletrodo onde ocorre a redução.
Na cuba eletrolítica é o eletrodo negativo.

Exemplo de eletrólise ígnea. FQM030108

Consideraremos a eletrólise ígnea do cloreto de sódio.
O cloreto de sódio ao ser fundido se ioniza produzindo íons cloro e íons sódio.

Resultado da eletrólise:

  • deposição de sódio no eletrodo negativo (cátodo)

  • formação de bolhas gasosas de cloro no eletrodo positivo (ânodo)

Exemplos de eletrólise aquosa. FQM030109

A diferença entre a eletrólise ígnea e aquosa é a existência dos íons da água que concorrem com os íons do composto químico.
A descarga dos íons nos eletrodos obedece a uma hierarquia de maior ou menor facilidade. Esta hierarquia foi estabelecida experimentalmente pelos químicos. Alguns exemplos estão mostrados na tabela abaixo:
Mais difícil Íons da água Mais fácil
Cátions H+ Cátions
alcalinos K, Na Zn, Fe
alcalino-terrosos Ca, Mg Cu
 alumínio Al  Cr, Ni, Ag 
Ânions OH- Ânions
oxigenados SO4, NO3 não oxigenados Cl, Br, I
fluoretos F  

Em função desta hierarquia obtemos resultados muito diferentes, como mostraremos em alguns exemplos a seguir.

Exemplo 1:
Eletrólise aquosa do Ni Cl2 

Ionização da água                                                     2H2O >>>         2H+ + 2OH-  
Dissociação do composto                                         Ni Cl2  >>>        Ni2+ + 2Cl- 
Oxidação no ânodo ( Cl- mais fácil que  OH- )        2Cl- >>>           Cl2 + 2e- 
Redução no cátodo  ( Ni2+  mais fácil que  H+ )        Ni2+ + 2e- >>> Ni


Reação resultante                                                        Ni Cl2  >>>        Ni + Cl2 
Observação: resultado igual ao da eletrólise ígnea.

Exemplo 2:
Eletrólise aquosa do K2SO4 

Dissociação do composto                                           K2SO4 >>>        2K+ + SO4 2- 
Ionização da água                                                       2H2O >>>          2H+ + 2OH-  
Oxidação no ânodo ( OH- mais fácil que SO4 2- )     2OH- >>>          H2O + 1/2O2 + 2e- 
Redução no cátodo  ( H+ mais fácil que  K+ )             2H+  + 2e- >>>  H2 


Reação resultante                                                         H2O >>>            H2 + 1/2O2 
Observação: ocorreu apenas a eletrólise da água

Exemplo 3:
Eletrólise aquosa do Na Cl.

Dissociação do composto                                         2Na Cl >>>        2Na+ + 2Cl- 
Ionização da água                                                     2H2O >>>          2H+ + 2OH-  
Oxidação no ânodo ( Cl- mais fácil que OH- )          2Cl-  >>>          Cl2 + 2e- 
Redução no cátodo  ( H+ mais fácil que  Na+ )          2H+  + 2e- >>>  H2 


Reação resultante                                                     2Na Cl  + 2H2O >>> 2Na OH + Cl2 + H2 
Observação: ocorreu a eletrólise da água e surgiu o NaOH aumentando a alcalinidade da solução. 

Exemplo 4:
Eletrólise aquosa do Ag NO3 

Dissociação do composto                                       2Ag NO3  >>>      2Ag+ + 2NO3- 
Ionização da água                                                   2H2O >>>             2H+ + 2OH-  
Oxidação no ânodo ( OH- mais fácil que NO3- )   2OH- >>>             H2O + 1/2O2 + 2e- 
Redução no cátodo  ( Ag+ mais fácil que  H+ )       2Ag+  + 2e- >>>   2Ag


Reação resultante                                            2Ag NO3  + H2O >>> 2H NO3 + 2Ag + 1/2O2 
Observação: ocorreu a eletrólise da água e surgiu o H NO3 aumentando a acides da solução. 

O que é o potencial de redução do eletrodo ? FQM030110

É um potencial elétrico ( E ) que mede a capacidade do eletrodo de um determinado metal de receber elétrons.
Receber elétrons corresponde a uma reação de redução, portanto, quanto maior for o potencial de redução de um metal maior será a facilidade de sofrer redução.
Exemplo:
Au3+  + 3e- >>> Au ---- E = + 1,5 V
Zn2+  + 2e- >>> Zn ----- E = - 0,76 V
Podemos concluir que o ouro sofre redução mais facilmente que o zinco. 

Tabela do potencial de redução de metais. FQM030111

Tabela do potencial de redução de metais em ordem crescente.

Metais

E (V)
Li+ + e- >>> Li - 3,05
K+ + e- >>> K - 2,93
Ba2+ + 2e- >>> Ba - 2,90
Ca2+ + 2e- >>> Ca - 2,87
Na+ + e- >>> Na - 2,71
Mg2+ + 2e- >>> Mg - 2,37
Al3+ + 3e- >>> Al - 1,66
Mn2+ + 2e- >>> Mn - 1,18
Zn2+ + 2e- >>> Zn - 076
Cr3+ + 3e- >>> Cr - 0,74
Fe2+ + 2e- >>> Fe - 0,44
Cd2+ + 2e- >>> Cd - 0,40
Co2+ + 2e- >>> Co - 0,28
Ni2+ + 2e- >>> Ni - 0,25
Sn2+ + 2e- >>> Sn - 0,14
Pb2+ + 2e- >>> Pb - 0,13
2H+ + 2e- >>> H2 0,00
Sn4+ + 4e- >>> Sn 0,01
Mn4+ + 4e- >>> Mn 0,03
Fe3+ + 3e- >>> Fe 0,04
Cu2+ + 2e- >>> Cu 0,34
Cu+ + e- >>> Cu 0,52
Ag+ + e- >>> Ag 0,80
Hg2+ + 2e- >>> Hg 0,85
Pt2+ + 2e- >>> Pt 1,20
Au3+ + 3e- >>> Au 1,50

 

 


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