Eletrólise

Keywords: Eletrólise, 1800, 1807, 1808, 1820, 1832, 6 de outubro, Bário, Cloro, Cobre

thumb|250 px|right|Dispositivo eletrolítico

A ele(c)trólise é um processo que separa os elementos químicos de um composto através do uso da eletricidade. De maneira sumária procede-se primeiro a decomposição ( ionização ou dissociação ) do composto em ions e, posteriormente com a passagem de uma corrente contínua através destes ions são obtidos os elementos químicos. Em muitos casos, dependendo da substância a ser eletrolisada e do meio em que ela ocorre, além de formar elementos ocorre também a formação de novos compostos. O processo da eletrólise é uma reação de oxiredução oposta aquela que ocorre numa pilha sendo, portanto, um fenômeno físico-químico não espontâneo.

A palavra eletrólise é originária dos radicais eletro ( eletricidade ) e lisis ( decomposição ).

Conteúdo

1 História

2 Processo eletrolítico

2.1 Eletrólise Ignea com eletrodos inertes
2.2 Eletrólise em solução aquosa com eletrodos inertes
2.3 Eletrólise com eletrodos reativos

3 Aplicações

História

As primeiras experiências com a eletrólise foram iniciadas pelo químico inglês Humphry Davy ( 1778 - 1829 ) que, em 6 de outubro de 1807 obteve o elemento químico potássio passando uma corrente elétrica através do carbonato de potássio ( potassa ) fundido.

Em 1808, através de sugestões dadas por Berzelius, Davy efetuou melhorias no processo , e conseguiu isolar outros elementos a partir dos seus óxidos como o magnésio, o bário, o estrôncio e o cálcio.

Posteriormente, o físico e químico inglês Michael Faraday ( discípulo de Davy ) , introduziu diversos termos ainda adotados atualmente como eletrólise, eletrólito, eletrodo , cátodo e ânodo.

O termo íon foi criado por Faraday ( do grego viajante ). Os íons que se dirigissem para o ânodo seriam os ânions , e aqueles que se locomovessem para o cátodo seriam os cátions.

Em 1832 Faraday anunciou as relações quantitativas existentes na eletrólise. Demonstrou que a massa de um produto que se forma no eletrodo é proporcional a carga elétrica aplicada ( 1ª lei ) e , também, proporcional a sua massa equivalente ( 2ª lei ).

Processo eletrolítico

Dependendo do tipo de eletrodo e do modo de obtenção dos íons que constituem o eletrólito as reações que ocorrem no processo eletrolítico são diferentes.

Eletrólise Ignea com eletrodos inertes

Eletrodos inertes são aqueles não participam da reação, funcionam apenas como terminais do gerador de eletricidade, cedendo e recebendo elétrons. Os principais são a platina e o grafite.

Eletrólitos fundidos são aqueles cujos íons foram dissociados pela liquefação do material a ser eletrolizado. Quando o produto apresenta um ponto de fusão muito elevado para a sua liquefação utiliza-se um fundente, que é um material que tem a capacidade de diminuir a temperatura de fusão do eletrólito, tornando o processo de eletrólise econômicamente viável. Quando a eletrólise é efetuada com o eletrólito fundido é denominada de ígnea.

Exemplo: Eletrólise ignea do NaCl:

Os produtos da eletrólise do sal comum quando fundido são os elementos sódio e cloro

Etapas:

O NaCl é fundido e colocado numa cuba.

Na fusão ocorre a dissociação dos íons do sal: 2 NaCl --> 2 Na⁺ + 2 Cl^-

Dois eletrodos inertes ( exemplo, grafites ) são mergulhados no sal fundido e ligados a um gerador químico ( pilha ou bateria )

Os ânions ( 2 Cl^- ) lomovem-se para o eletrodo positivo ( ânodo ) onde perdem eletrons ( oxidação) tornando-se neutros, e ligando-se entre si:

2 Cl^- - 2 elétrons --> Cl₂

Por diferença de potencial os dois elétrons são enviados através do gerador para o polo negativo.

Os cátions ( 2 Na⁺ ) se lomovem para o eletrodo negativo (´cátodo ) onde recebem estes dois elétrons ( redução ) transformando-se em sódio metálico:

2 Na⁺ + 2 elétrons --> 2 Na

Encerrado o processo obteve-se a decomposição do NaCl em cloro e sódio metálico:

2 NaCl --> 2 Na + Cl₂

Processo industrial importante para a obtenção do sódio e cloro.

Eletrólise em solução aquosa com eletrodos inertes

Neste caso, os eletrólitos tem seus íons gerados ou dissociados pela interferência do caráter polar da água. Como a água também se ioniza ocorre, nos eletrodos, uma competição na descarga dos elétrons entre os íons do eletrólito e os da água.

Exemplo: Eletrólise do NaCl em solução aquosa:

Etapas:

Em dissolução ocorre a liberação dos íons do sal e da água:

2 NaCl + 2 H₂O --> 2 Na⁺ + 2 Cl^- + 2 H⁺ + 2 OH^-

Para o eletrodo positivo ( ânodo ) se dirigem os ânions 2 Cl^- e 2 OH^-.

Como a facilidade do íon Cl^- em perder elétrons é maior que o do OH^-, ocorre a descarga dos íons Cl^-:

2 Cl^- - 2 elétrons --> Cl₂

Para o eletrodo negativo ( cátodo ) se dirigem os cátions 2 Na⁺ e 2 H⁺.

Como a facilidade do íon H⁺ em ganhar elétrons é maior que o do Na⁺, ocorre a descarga dos íons H⁺ da água. Como a ionização da água é muito baixa ocorre a descarga da própria água:

2 H₂O + 2 elétrons --> H₂ + 2 OH^-.

Esta eletrólise obteve hidrogênio e cloro e, como subproduto, a soda caústica - NaOH ( Na⁺ do catodo e OH^- do ânodo ).

2 NaCl + 2 H₂O --> H₂ + Cl₂ + 2 NaOH

Processo industrial importante para a obtenção do hidrogênio , cloro e soda caústica ( NaOH ).

Pela eletrólise, pode se decompor a água em hidrogênio e oxigênio. Este procedimento foi descoberto pela primeira vez pelo químico inglês William Nicholson em 1800, e posteriormente por Faraday em 1820.

Eletrólise com eletrodos reativos

Neste caso quem sofre a oxidação ( perda de elétrons ) é o próprio ânodo ( eletrodo positivo ). Isso ocorre porque o eletrodo tem mais facilidade para se oxidar que os ânions do eletrólito.

Exemplo: Eletrólise do CuSO₄ com eletrodos de cobre em solução aquosa:

Ionização:

CuSO₄ + 2 H₂O --> Cu²⁺ + SO₄^2- + 2 H⁺ + 2 OH^-

No ânodo: O cobre tem mais facilidade para perder elétrons que os ânions presentes:

Cu - 2 elétrons --> Cu²⁺

No cátodo: Entre os cátions Cu²⁺ e 2 H⁺ a facilidade do cobre em receber elétrons é maior, ocorrendo a descarga do íon Cu²⁺:

Cu²⁺ + 2 elétrons --> Cu

Analisando o processo verfica-se que não ocorreu nenhuma reação química, apenas uma transferência de cobre do ânodo para o cátodo. Como no processo não ocorre a passagem das impurezas este tipo de eletrólise é utilizado para a purificação de metais como cobre e outros. O metal purificado obtido é de altíssima pureza.

Aplicações

Obtenção de elementos químicos como metais, hidrogênio e cloro.
Obtenção de substâncias como soda caústica ( NaOH ) e água oxigenada ( H₂O₂ ).
Purificação eletrolítica de metais como cobre e outros.
Galvanização: Eletrodeposição de metais tais como como cromagem, niquelagem , cobreagem e outros.