Eletrolise

A eletrólise

A eletrólise é um método usado para a obtenção de reações de óxido-redução. Em soluções eletrolíticas o processo se baseia na passagem de uma corrente elétrica através de um sistema líquido que tenha íons presentes, gerando assim reações químicas.

As reações na eletrólise podem ocorrer de várias maneiras, dependendo do estado físico em que estiver a solução que vai ser submetida à reação.

Aplicação da Eletrólise

Eletrólise é todo processo químico não espontâneo provocado por corrente elétrica.

Substâncias iônicas possuem a capacidade de conduzir corrente elétrica quando estão em soluções aquosas. A eletrólise provém dessa propriedade iônica, ou seja, é um processo que se baseia na descarga de íons, onde ocorre uma perda de carga por parte de cátions e ânions.

A eletrólise é uma transformação artificial, pois é provocada por um gerador, mas tem uma enorme importância prática. Ela tem grande utilização em indústrias, na produção de muitas substâncias, dentre elas metais alcalinos, alcalino-terrosos, gás hidrogênio e gás cloro.

A eletrólise é um processo útil na obtenção de vários elementos químicos. Por exemplo:

Sódio: eletrólise ígnea de NaCl (cloreto de sódio) fundido em um processo que ocorre a cerca de 800°C.

Alumínio: eletrólise ígnea de Al2O3(bauxita).

Soda cáustica (NaOH): eletrólise aquosa do NaCl (cloreto de sódio).

Gás hidrogênio: eletrólise aquosa do NaCl (cloreto de sódio).

Cloro: eletrólise ígnea do gás cloro (Cl2). O cloro é muito utilizado na produção de compostos orgânicos clorados e alvejantes, e também para o tratamento de água para consumo e de piscinas.

Observação: Eletrólise ígnea é a passagem da corrente elétrica em uma substância iônica no estado de fusão, diferente da eletrólise aquosa em que a passagem elétrica ocorre através de um líquido condutor.

A eletrólise é muito utilizada na galvanoplastia, isto é, no recobrimento de objetos com uma fina camada de metal. Vários cátions metálicos, após a redução, ficam grudados no cátodo, o que provoca a formação de uma camada de metal. Por exemplo:

Niquelação: recobrimento de um objeto com níquel;

Cromação: recobrimento de um objeto com cromo.

Dissociação e Ionização

Corrente elétrica: teoria da dissociação iônica.

A primeira pilha elétrica surgiu em 1800, criada pelo cientista italiano Volta. Após sua descoberta, iniciou-se um período de experiências e dentre elas havia uma que consistia em mergulhar as pontas de dois fios condutores ligados a uma pilha em diferentes soluções, intercalando no circuito uma lâmpada de prova. Observaram que algumas soluções conduziam corrente elétrica, como a solução aquosa de sal de cozinha, e outras não. Várias teorias tentaram explicar tal fato, mas somente a de Arrhenius foi aceita. Ela surgiu a partir das experiências do físico-químico sueco Svant August Arrhenius (1859-1927), realizadas com a passagem de corrente elétrica através de soluções aquosas, formulou-se a hipótese de que essas continham os íons, partículas carregadas. Diante disso, Arrhenius instituiu a teoria da dissociação iônica.

Teoria de Arrhenius

A teoria diz que uma substância dissolvida em água se divide em partículas cada vez menores, mas, em alguns casos a divisão nas moléculas se interrompe e então a solução não consegue conduzir corrente elétrica.

As experiências de Arrhenius formularam os fenômenos da dissociação iônica e ionização:

Segundo Arrhenius, os íons positivos, os cátions, os íons negativos e os ânions são oriundos de determinadas substâncias dissolvidas em água. Sendo assim, duas soluções aquosas: uma de sal de cozinha (NaCℓ) e outra de soda cáustica (NaOH) foram utilizadas para experimentar a condutividade elétrica. O fenômeno da dissociação iônica foi comprovado por Arrhenius, quando verificou em ambos os casos a passagem de corrente elétrica associando-a a existência de íons livres nas soluções.

Exemplo da dissociação iônica do NaCℓ em água: A água é uma substância constituída por moléculas polares, o pólo negativo está situado no átomo de oxigênio e o pólo positivo está nos átomos de hidrogênio. A solução iônica é obtida da interação entre H2O e NaCℓ.

Arrhenius atentou para os seguintes fatos ao experimentar a condutividade de compostos moleculares, como o açúcar (C12H 22O 11) e o ácido clorídrico (HCℓ), e concluiu que:

• Na solução aquosa de açúcar não existe íons, por não conduzir corrente elétrica. Sendo assim, o açúcar dissolveu somente na água.

• Confirmou a existência de íons livres, devido à condução de corrente elétrica pela solução aquosa de ácido clorídrico.

O HCℓ é um composto constituído por moléculas, sendo assim os íons são formados mediante a quebra dessas moléculas pela água. Esse fenômeno é designado ionização.

Eletrólise de Metais Alcalinos e Alcalino-Terrosos

Entende-se por eletrólise as reações químicas que ocorrem em eletrodos, elas são usadas para a redução de metais, nosso estudo diz respeito aos metais Alcalinos e Alcalino-terrosos. Neste caso trata-se da Eletrólise Ígnea, este processo permite obter elementos puros a partir de substâncias compostas.

Eletrólise ígnea: Ocorre em altas temperaturas e na ausência de água. Nesse tipo de eletrólise, o sólido iônico deve estar liquefeito por aquecimento (fusão) para os íons se deslocarem com mais facilidade até os eletrodos e aí sim se descarregarem.

Os íons neste caso são provenientes dos metais: Magnésio (metal alcalino-terroso) ou Sódio (metal alcalino). Veja as equações do processo:

Mg2+ + 2é → Mg0

Na+ + é → Na0

Essas são as semirreações catódicas