A eletrólise é uma técnica laboratorial que gera reações químicas de oxirredução a partir da corrente elétrica fornecida por um gerador elétrico. Ela realiza o processo oposto ao que observamos em pilhas e baterias e, além disso, é essencial para a obtenção de algumas substâncias puras, como o alumínio, o cloro e o hidróxido de sódio.
Neste artigo, você aprenderá mais sobre a eletrólise, os princípios químicos que envolvem esse processo, a diferença entre eletrólise ígnea e aquosa, além de conhecer as fórmulas matemáticas envolvidas nesta área da química. Continue lendo e aproveite!
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O que é eletrólise?
Eletrólise pode ser definida como a junção entre dois materiais químicos que, a partir de um estímulo elétrico liberado do dispositivo gerador, realizam transformações químicas importantes, por meio da oxidação e redução de moléculas.
Nesse sentido, pode-se considerar que a eletrólise é um processo físico-químico, por agrupar conhecimentos de ambas as ciências: desenvolvem-se reações químicas e transformações de substâncias a partir do movimento dos elétrons na corrente elétrica.
Como funciona a eletrólise?
A ideia da eletrólise é simples: o gerador utiliza elétrons de um dos polos do sistema para gerar corrente elétrica. Os elétrons que estão “viajando”, nesse momento, começam a se depositar no outro polo da cuba eletrolítica.
Em geral, essa divisão é vista assim: o polo positivo é o ânodo da eletrólise e é responsável por doar os elétrons para o processo. Para recordar facilmente, você pode pensar assim: por perder partículas negativas, a região fica cada vez mais positiva.
De modo semelhante, o cátodo é o polo negativo, que recebe os elétrons (partículas negativamente carregadas) a partir do gerador.
Todo esse processo pode ser definido por meio de reações químicas. Primeiramente, existem as expressões químicas que representam o ânodo e o cátodo e, por fim, uma reação geral que sintetiza o que ocorre na eletrólise, sem detalhar os acontecimentos de cada etapa, veja:
A semirreação que ocorre no ânodo considera que a substância aniônica (X–) que está presente nesse polo é oxidada, gerando uma molécula de carga elétrica nula e elétrons livres:
X– → X0 + elétrons
Por sua vez, a semirreação catódica permite que os elétrons liberados na equação acima sejam capturados pelos cátions (Y+) , originando também uma substância nula eletricamente:
Y+ + elétrons → Y0
A reação geral da eletrólise é dada, então, pela soma dos acontecimentos em cada polo. Para isso, pode-se sintetizar as duas semirreações acima da seguinte forma:
X– → X0 + elétrons
+ Y+ + elétrons → Y0
——————————————————
X– + Y+ → X0 + Y0
Tendo essas informações como ponto de partida, pode-se dizer que, basicamente, existem dois tipos de eletrólise: uma delas ocorre por fusão das substâncias químicas e é chamada de “eletrólise ígnea”, enquanto que a outra parte da dissolução de moléculas em uma solução aquosa, por isso é conhecida como “eletrólise aquosa”. Vamos conhecê-las no tópico a seguir.
Tipos de eletrólise
Eletrólise aquosa
A eletrólise aquosa é iniciada com a dissolução de uma substância em meio aquoso. Os íons formados serão parte da reação, assim como as partículas químicas formadas pela reação de autoionização da água.
O exemplo mais conhecido desse tipo de eletrólise é a eletrólise do cloreto de sódio, que gera soda cáustica (NaOH), gás cloro (Cl2) e gás hidrogênio (H2). Vamos entender melhor com as reações químicas a seguir:
Quando adicionado em água, o cloreto de sódio (NaCl) é dissolvido conforme a equação química: 2 NaCl– → 2 Na+ + 2 Cl–. Ao mesmo tempo, a água passa por um processo de autoionização, na reação descrita como 2 H2O → 2 H+ + 2 OH–.
No decorrer do processo de eletrólise, apenas o cátion H+ e o ânion Cl– sofrem descargas do eletrodo, conforme as semirreações:
- 2 H+ + 2 elétrons → H2; e
- 2Cl– → Cl2 + 2 elétrons.
Você pode estar se perguntando do porque apenas algumas substâncias sofrem modificações e outras não. A questão é que a eletrólise aquosa segue um padrão sobre quais elementos possuem maior chance de receber elétrons.
Nos cátions, a sequência decrescente é dada por Au>Pt>Hg>Ag>Cu>Ni>Cd>Pb>Fe>Zn>Mn>hidrônio>família IIIA> família IIA > família IA e, nos ânions segue o padrão ânions sem oxigênio e HSO4 > hidróxidos > ânions oxigenados e F.
Continuando o exemplo de eletrólise aquosa do NaCl, então, os processos químicos observados podem ser sintetizados assim:
2 H+ + 2 elétrons → H22Cl– → Cl2 + 2 elétrons
2 NaCl– → 2 Na+ + 2 Cl–
2 H2O → 2 H+ + 2 OH–——————————–
2 NaCl– + 2 H2O → 2 Na+ + 2 OH– + Cl2 + H2
Note que o gás cloro e o gás hidrogênio podem ser obtidos por esse processo, algo importante para alguns setores, principalmente na questão de antissepsia (no caso do cloro) e na utilização do H2 como combustível.
+ Veja mais: Química geral: o que é e principais assuntos
Eletrólise ígnea
A eletrólise ígnea, por sua vez, parte da fusão de uma material e a passagem de corrente elétrica por ele. A produção de metais, em geral, utiliza esse processo, como por exemplo a obtenção do alumínio, muito comum na região norte do Brasil.
Esse processo tem etapas mais simples, como observamos na eletrólise ígnea do NaCl:
Cátodo: Na+ + elétron → Na
Ânodo: 2 Cl– → Cl2 + 2 elétrons
——————————————
Reação global: 2 Na+ + 2 Cl– → 2 Na + Cl2
Questão de vestibular
(MACK-SP) Na eletrólise ígnea de NaCl, verifica-se que:
a) no cátodo, deposita-se sódio metálico.
b) no ânodo, ocorre redução.
c) no cátodo, ocorre oxidação.
d) no ânodo, há deposição de NaCl.
e) no cátodo, os íons sódio perdem elétrons.
A eletrólise
Não ocorre deposição de NaCl, esse sal está sendo fundido durante a eletrólise.
Conforme essas afirmações, podemos eliminar as alternativas b, c, d e e. Assim, a alternativa A é a mais adequada para responder ao enunciado.
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