Processos Eletrolíticos

Substâncias obtidas via processos eletróliticos

Profª : Cinthia

Disciplina : Físico Química II

Aluno : Mateus de Carvalho Figueiredo

Turma : Quim 241

O Que é eletrólise ?

A eletrólise (eletro=eletricidade e lisis=decomposição)é um processo que separa os elementos químicos de um composto através do uso da eletricidade. De maneira sumária, procede-se primeiro à decomposição (ionização ou dissociação) do composto em íons e, posteriormente, com a passagem de uma corrente contínua através destes íons, 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 oxi-redução sendo portanto um fenômeno físico-químico não espontâneo devido a necessidade de energia para que o mesmo ocorra.

Existem duas formas de eletrólise: Eletrólise Ìgnea (ausência de água) e eletrólise aquosa (em meio aquoso).

Esse processo é utilizado para a produção de metais e alguns ametais em sua forma reduzida, uma vez que eles não podem ser encontrados dessa forma na natureza.

Obtenção do sódio(Na) e do cloro(Cl2) por eletrólise ígnea

A eletrólise do cloreto de sódio ou sal de cozinha (NaCl) é dada da seguinte forma : o sal é aquecido a uma temperatura superior a 800,4ºC, que é o seu ponto de fusão; e, dessa forma, ele se funde, passando do estado sólido para o líquido. Nesse estado físico, os seus íons Na+e Cl- ficam livres.

O sal fundido é então colocado em um recipiente, a cuba eletrolítica, e dois eletrodos inertes de platina ou de grafite são mergulhados no cloreto de sódio. Esses eletrodos são ligados a uma fonte geradora de corrente elétrica contínua, como uma bateria ou uma pilha.

Com a passagem de corrente elétrica, acontece o seguinte:

O polo negativo da bateria ou pilha fornece elétrons para um dos eletrodos, que se torna o cátodo;

Cátodo:recebe os elétrons da pilha e se torna o polo negativo, atraindo os cátions Na+, pois cargas opostas se atraem. Esses íons recebem os elétrons do eletrodo (cátodo) e ocorre a sua redução, formando sódio metálico:

Semirreação do cátodo:Na+(ℓ)+ e-→ Na(s)

O sódio metálico vai se depositando na parte de cima do eletrodo e é encaminhado a um reservatório.

Ânodo: fica carregado positivamente, atraindo os ânions Cl-(por isso, chama-se ânodo). Esses íons perdem seus elétrons ao entrarem em contato com o ânodo e, por isso, sofrem oxidação, formando átomos de cloro, que imediatamente se combinam de dois a dois formando o gás cloro:

Semirreação do ânodo:2Cl-(ℓ)→ 2 e- + 1Cl2(g)

Esse gás fica borbulhando ao redor do ânodo e é recolhido por um tubo de vidro adaptado ao sistema.

Assim, a reação global que ocorre nesse caso é dada por:

Cátodo: 2Na+(ℓ)+ 2e-→ 2Na(s)

Ânodo: 2Cl-(→ 2 e-+ 1Cl2(g)____________

Reação Global: 2Na+(ℓ)+ 2Cl-(ℓ)→ 2Na(s)+ 1Cl2(g)

Essa reação gera sódio metálico e gás cloro. Esses dois compostos tem inúmeras aplicações:

Aplicações:

Na(s) : Sódio metálico é usado na manufatura de ésteres e no preparo de compostos orgânicos. Também é usado em certas ligas, para decapar metais e para purificar metais fundidos. Liga de sódio com potássio é um eficiente meio de transferência de calor.

Cl2(g) : É usado desde há muito com fins sanitários e é indispensável para a potabilização da água; utiliza-se também na desinfecção de resíduos industriais e de piscinas. Em virtude das suas propriedades descorantes, é utilizado no branqueamento de fibras vegetais como algodão, linho, etc. e de polpa de papel. Tem larga aplicação na síntese orgânica industrial, como, por exemplo, na produção de tetracloreto de carbono, clorobenzenos, etilenoglicol, glicerina sintética, etc.

Obtenção do Alumínio(Al) por eletrólise ígnea

O alumínio não aparece na sua forma elementar (Al) na natureza, apenas combinado com outros elementos formando compostos como os minérios. O principal minério que possui o alumínio é a bauxita, que contém óxido de alumínio hidratado (Al2O3.xH2O) e diversas impurezas.

O processo que era feito antigamente para obter o alumínio a partir da alumina (Aℓ2O3) da bauxita era caro e ineficiente. Além do mais, a alumina possui ponto de fusão em cerca de 2 000 ºC, uma temperatura muito elevada.

Mas, em 1886, o americano Charles M. Hall e o francês Paul Héroult desenvolveram de modo independente um método que é usado até hoje para se produzir o alumínio a partir da alumina. Esse método, que se dá por meio da eletrólise, é chamado de Processo de Hall-Héroult, ou, simplesmente, Processo de Hall, visto que Charles M. Hall o patenteou.

Eles descobriram que a criolita (Na3AlF6) atua como fundente da alumina, isto é, a criolita consegue baixar o ponto de fusão da alumina a cerca de 1000 ºC. Assim, o processo de Hall-Héroult consiste em colocar a mistura fundida da alumina com a criolita (Al2O3 + Na3AlF6) num recipiente feito de ferro ou de aço (liga metálica cujo principal constituinte é o ferro), com eletrodos de carbono (pode ser de carvão ou de grafite) mergulhados nessa mistura. Visto que está fundida, a mistura líquida contém os íons Al3+(ℓ) e O2-(ℓ) livres.