Eletrolise

1. Objetivo e Introdução

Objetivo

Estudar experimentalmente a eletrólise de uma solução.

Introdução

A eletrólise é uma reação não espontânea provocada por corrente elétrica contínua proveniente de um gerador (bateria), pela Lei de Faraday “ao passam uma corrente elétrica através de uma interface "metal ou eletrólito", ocorre à reação química de oxidação e redução na solução ou espécie". “No processo há transferência de elétrons diretamente na interface entre dois elétrodos polarizados em cátion “íon de carga negativa” onde ocorre a redução e ânodo “ íon de carga positiva " onde ocorre oxidação, na solução (interface) é um composto iônico que sofre a dissociação do íons, que vão para os polos "cátion e ânodo" dos elétrodos e o composto é separado em duas substâncias iônicas, todo esse procedimento realizado em um circuito elétrico fechado, que existe um fluxo de corrente (elétrons) começa em fonte geradora passa por um conduto elétrico para o eletrodo cátion e vai a solução iônica (eletrólito/interface), passa para outro eletrodo ânodo para conduto e volta a fonte geradora,a reação de oxi-redução acontecer um cuba eletrolítica( célula eletrolítica),  que pode ser por exemplo um Becker, uma ilustração abaixo do circuito.

[pic 1]

Os principais componentes da eletrólise:

Fonte geradora: Bateria, gerador etc.. São os que produzem a corrente elétrica continua e voltagem suficiente para provoca à reação.

Condutores: Fio de cobre e outros metais ou não-metais, que ajuda na passagem de elétrons no circuito.

Elétrodo: São polos em que neles ocorre uma transferência de elétrons entre no meio no qual está inserido, são feitos de um composto inerte como grafite e platina que não reagem com solução eletrolítica.

Solução eletrolítica: São feito compostos iônicos ou um mistura de composto molecular em solução iônica.

Tipos de eletrolise:

Eletrólise Ígnea

É uma eletrólise onde não há presença de água, onde tem metais e não-metais iônicos que são fundidos com a transferência de elétrons, exemplo o cloreto de sódio fundido em 808ºC. No eletrodo negativo haverá formação de sódio metálico (Na), no eletrodo positivo formação do gás cloro (Cl2).

A reação do cátodo deve ser multiplicada por 2 para poder cancelar com a reação do ânodo, já que formar o gás cloro (Cl2).

[pic 2]

Reações:

Reação do cátion:        2Na+ + 2e- => 2Na    (2x)

Reação do ânodo:        2Cl- => Cl2  + 2e-[pic 3]

Reação global:            2Na+ + 2Cl- => 2Na(s) + Cl2(g)

Eletrólise aquosa

É uma eletrólise onde há a dissociação de um composto iônico em solução aquosa. Compostos iônicos dissolvidos em água, depois é aplicado uma corrente elétrica continua, ocorrendo à formação de ionização da água e a dissociação do composto iônico, exemplo: cloreto de sódio com água.

Formação de gás cloro (Cl2) gás hidrogênio (H2), hidróxido de sódio (2NaOH).

[pic 4]

Reações:

Reação de dissociação:     2NaCl => 2Na+ + 2Cl-    (2x) 

Ionização da água:                    2H2O => 2H+ + OH-       (2x)[pic 5]

Reação do cátion:                   2H+ + 2e-  => H2(g)

Reação do ânodo:                   2Cl-  + 2e-  => Cl2(g)[pic 6]

Reação global:                   2NaCl + 2H2O  => 2Na+ + 2OH- + H2(g) + Cl2(g)

Aplicações industriais da eletrólise:

1. Produção de substância como soda cáustica (NaOH) "ela é usada na fabricação  de papel , biodiesel, alimento, detergente e tecidos".

[pic 7]

1. Proteção contra a corrosão: é aplicado o processo de  galvanoplastia em que metais são revestidos por outros mais nobres, geralmente para proteger da corrosão ou para fins estéticos/decorativos, assim, caso ocorra danificação, será sempre mais fácil trocar o material revestidor do que o revestido.

[pic 8]

1. Obtenção de elementos químicos: exemplo há eletrólise da água com solução diluída de ácido sulfúrico (H2SO4) para obtenção dos gases de hidrogênio (H2) e o oxigênio (O2).

[pic 9]

A eletrodeposição é um processo muito utilizado na indústria para a obtenção de revestimentos metálicos que, em geral, são bastante aderentes. Entretanto, existem casos onde não se consegue a aderência do revestimento aplicado, como, por exemplo, quando se faz a deposição do cobre sobre ligas de Zamac, a partir de banhos ácidos.

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1. Procedimento Experimental

Eletrólise da solução aquosa de iodeto de potássio

1. Coloque a solução de iodeto de potássio em um tubo em U até aproximadamente ¾ de seu volume.

2. Ligue a fonte de corrente contínua nos eletrodos de carvão e deixe a eletrólise ocorrer de 15 a 18 minutos. Observe os fenômenos ocorridos nos dois polos.

3. Coloque 1 mL da solução do ânodo em dois tubos de ensaios, respectivamente.

4. Ao primeiro adicione 4 gotas de solução de amido e observe.

5. Ao segundo, adicione 4 gotas de clorofórmio. Agite vigorosamente e observe.