ELETRÓLISE EM MEIO AQUOSO

Quando uma substância qualquer libera íons em meio aquoso, obtemos um sistema constituído dos íons dessa substância e dos íons resultantes da autoionização da água.

A eletrólise é um processo seletivo, isto é, apenas uma espécie de cátion se descarrega por vez, no cátodo, acontecendo o mesmo em relação ao ânodo.

Essa seletividade está relacionada à voltagem aplicada aos eletrodos.

Variando a voltagem é possível selecionar os íons que efetivamente se descarregam durante a eletrólise.

Quanto menos reativo for o metal, menor será a voltagem para que o cátion desse metal se descarregue; logo, concluímos que o cátion de um metal menos reativo se descarrega primeiro.

Como a eletrólise é um processo não espontâneo, a ordem de descarga será a ordem inversa da reatividade das substâncias.

A dissociação do soluto irá originar cátions e ânions. Na solução temos:

Cátios:  – provenientes da água (H⁺)

provenientes do soluto

Ânions: – provenientes da água (OH^–)

provenientes do soluto

Experimentalmente desenvolveu-se uma prioridade de descarga de cátions e ânions:

Observe o exemplo:

Na ordem de prioridade o cátion H⁺ tem a reatividade maior que o Na⁺, ganhando elétron se tornando Hidrogênio molecular. Já o ânion Cloreto (Cl^–) é mais reativo que a hidroxila, liberando gás cloro. Os produtos da eletrólise são sódio catiônico, íons hidroxila, gás cloro e hidrogênio molecular.

LEIS DE FARADAY

As Leis de Faraday relacionam a quantidade de eletricidade que percorre o sistema com a massa e o equivalente-grama das substâncias formadas no eletrodo.

1ª LEI DE FARADAY

A massa (m) de substância eletrolisada é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade (Q) que atravessa a solução.

Matematicamente, temos:

, onde K é uma constante de proporcionalidade.

Ou lembrando que em eletricidade: , onde

i = intensidade da corrente elétrica

t = tempo de passagem da corrente elétrica

Logo, temos:

2ª LEI DE FARADAY

A mesma quantidade de eletricidade irá eletrolisar massas (m) de substâncias diferentes que serão proporcionais aos respectivos equivalentes-gramas (Eqg) de oxirredução.

Matematicamente, temos:

Essa lei pode ser comprovada se ligarmos duas cubas eletrolíticas em série com soluções diferentes (A e B). Vamos comprovar que a massa depositada em uma das células (A) será diferente da outra (B). Entretanto, a relação massa / equivalente grama é igual para as duas substâncias, logo:

Onde:

m_A = K₂ EqgA / m_B = K₂ EqgB

EQUAÇÃO GERAL DA ELETRÓLISE

Para formar ou transformar uma massa igual a 1 equivalente-grama de qualquer substância por eletrólise, é necessário uma carga elétrica (Q) igual a 96500 coulombs, atravessando de um eletrodo a outro na cuba eletrolítica, logo:

Q = 96500 coulombs → m = Eqg

Logo, a massa (m) formada por eletrólise na passagem de uma corrente elétrica qualquer (Q) é calculada da seguinte maneira:

carga (Q) massa formada (g)

96500 ______________ Eqg

Q ________________ m

1 faraday:

 É a carga elétrica que produz um equivalente-grama de qualquer elemento em uma eletrólise

 Equivale aproximadamente a 96.500 Coulom

 Equivale a carga de um mol (6,02.10²³) de elétrons ou de prótons.

Utilizamos então em cima das equações que possuem elétrons em transição a fórmula

Q = i t.