ELETRÓLISE ÍGNEA E ELETRÓLISE AQUOSA

Aprenda sobre Eletrólise Ígnea, Eletrólise em Solução Aquosa e as Pilhas e as Eletrólises no Aspecto Quantitativo.

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ELETRÓLISE ÍGNEA

Também chamada de eletrólise em fusão, a eletrólise ígnea é realizada com eletrólito fundido, ou seja, os íons do composto iônico que será eletrolisado, são dissociados após a fusão do sólido, que ocorre a altas temperaturas. Com a fusão, os íons passam a ter grande liberdade de movimento, podendo migrar em direção a um eletrodo, sofrendo oxidação ou redução, por imposição da corrente elétrica.

A eletrólise ígnea do

1- O gerador movimenta elétrons no circuito externo.

2- Os cátions Na+ vão em direção ao eletrodo em que os elétrons estão chegando, afim de recebê-los segundo a reação:

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3- Os cátions vão sempre para o catodo (redução), polo (-), oposto ao da sua carga.

4- Os ânions vão em direção ao outro eletrodo afim de perder elétrons segundo a reação: .

5- Os ânions vão sempre para o anodo (oxidação), polo (+), oposto ao da sua carga.

As reações que ocorrem são:

No catodo:        

No anodo:          

Reação global:   

Atenção!!!

Os polos + e – atribuídos ao catodo e anodo nas pilhas são inversos aos atribuídos aos eletrodos na eletrólise.

Para memorizar com mais facilidade:

Nas pilhas analisaremos o circuito externo, que é por onde passam os elétrons:

Os elétrons, que são negativos, vão em direção ao polo oposto ao da sua carga  positivo (catodo).

Nas eletrólises analisaremos o circuito interno, que é por onde se movimentam os íons:

Os cátions, que são positivos, vão em direção ao polo oposto ao da sua carga  negativo (catodo).

ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA.

Nesse caso, os íons do composto iônico são dissociados pela adição de água. Embora seja uma forma mais simples de provocar a dissociação dos íons, quando comparada a fusão dos sólidos iônicos nas eletrólises ígneas, pode causar um resultado indesejado, já que a própria água da solução se ioniza, o que provoca uma competição entre os íons existentes em solução na migração em direção aos eletrodos.

A eletrólise de solução aquosa de (salmoura)

Ao se dissolver NaCℓ em água, duas reações ocorrerão:

Dissociação do sal:

Ionização da água; 

Observe que, ao ligar o gerador, existem duas alternativas para a migração de cátions em direção ao catodo , e duas alternativas para a migração de ânions em direção ao anodo .

Para que possamos escolher que cátion “preferencialmente” migrará para o catodo e que ânion “preferencialmente” migrará para o anodo, basta memorizar os esquemas abaixo:

Observações:

O cátion H+ da água só migra para o catodo antes dos cátions de metais alcalinos, alcalino-terrosos e do alumínio.

O ânion OH da água só migra para o anodo antes dos ânions oxigenados e do fluoreto.

Assim, agora podemos entender a eletrólise da salmoura:

As reações envolvidas nessa eletrólise são:

Dissociação do sal:

Ionização da água: 

Reação catódica:    

Reação anódica:     

Reação global:       

A eletrólise da salmoura tem grande importância industrial, pois, a partir de uma substância barata , que é extraído da água do mar, são produzidas três substâncias de grande valor comercial: gás hidrogênio , gás cloro e soda cáustica .

A eletrólise de solução aquosa de H2SO4 – a eletrólise da água.

Ionização do ácido:   

Ionização da água:    

Observe agora, com o auxílio com o esquema de migrações de íons, que para o catodo vão os cátions H+ (da água) e para o anodo, os ânions OH.

As reações envolvidas nessa eletrólise são:

Ionização do ácido:   

Ionização da água:    

Reação catódica:       

Reação anódica:        

Reação global:        

Observação:

Nesse caso, apenas a água sofre eletrólise. Então, a eletrólise de solução aquosa de H2SO4, na verdade é a eletrólise da água, que ocorrerá sempre que para o catodo migrarem os íons H+ e para o anodo os íons OH da água. A solução aquosa do oxiácido ficará mais concentrada após esta eletrólise.

AS PILHAS E AS ELETRÓLISES NO ASPECTO QUANTITATIVO

Considerando que as reações catódicas e anódicas são reações como outras quaisquer, devemos concluir que elas obedecem aos mesmos critérios da estequiometria.

No entanto, torna-se importante associar a quantidade de eletricidade.com todas as relações numéricas já estudadas.

A quantidade de eletricidade (Q) é expressa por:

Sabendo-se ainda que a carga de um elétron é de coulomb, temos:

1 elétron 
  

(QUANTIDADE DE ELETRICIDADE Q = 96500A.s/mol de e)

Esse valor de 96500 C é conhecido como constante de Faraday (1F), que representa a carga elétrica de 1 mol de elétrons.

Exercícios resolvidos

1) Analise o esquema abaixo da eletrólise ígnea do .

A) O eletrodo B corresponde ao polo positivo ou negativo?

B) Equacione as reações, catódica, anódica e global.

Solução:

A) Observe que para o eletrodo B vão os cátions Ca2+. Os cátions vão sempre para o catodo (redução) → polo negativo (polo oposto ao da carga do cátion).

B) Reação catódica:

Reação anódica:

Reação global:

2) Em uma célula eletrolítica com eletrodos inertes contendo solução aquosa de sulfato férrico, flui uma corrente elétrica de 6,0 A durante 9650 segundos. Determine:

A) A reação que ocorre no polo negativo e a massa, em gramas, do produto da reação.

B) A reação que ocorre no polo positivo e o volume de gás produzido, em litros, nas CNTP.

C) A equação global da eletrólise.

Solução:

Se a eletrólise dura 9650 segundos com uma corrente de 6,0 A, temos:


Q

No circuito externo, temos:

Dissociação do sal: 

Ionização da água:  

A) O polo negativo da eletrólise é para onde vão os cátions (catodo). Os íons Fe3+ se reduzirão preferencialmente segundo a reação:

Observe que a cada 3 mols de elétrons que circulam a célula, é produzido 1 mol de átomos de ferro. Assim utilizando um cálculo estequiométrico simples, temos:

  

 y

= 11,2 g de ferro.

B) O polo positivo da eletrólise é para onde vão os ânions (anodo). Os íons OH se oxidarão preferencialmente segundo a reação:

Observe que a cada 2 mols de elétrons que circulam a célula, é produzido mol de gás oxigênio. Então, temos:

(Q)  \\frac{1}{2}\\textup{x}22,4\\,

(Q’)  
 = 3,36 litros de O2 nas CNTP.

C) Para a montagem da global, além da igualdade do número de elétrons ganhos e perdidos, não poderão restar íons no reagente, portanto deveremos observar as quatro etapas e então percebermos quais deveremos alterar, como na lei de Hess;

à eliminará do reagente da 4°etapa

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