Eletrólise aquosa: saiba como identificar essa reação química

A Eletrólise representa um processo químico onde ocorre reação de oxirredução que é desencadeada por uma corrente elétrica de forma não espontânea através de um gerador. Saiba mais sobre essa reação para se preparar para a prova do Enem e de outros vestibulares!

A eletrólise é um processo eletroquímico forçado, não espontâneo, que visa obter compostos importantes que não existem na natureza. Podem sofrer o processo de eletrólise tanto compostos iônicos fundidos (eletrólise ígnea), quanto soluções aquosas de ácidos, bases e sais (eletrólise aquosa). Nesta aula, aprenderemos mais sobre a eletrólise aquosa.

A eletrólise aquosa é um processo não espontâneo onde as reações de oxirredução são efetuadas mediante corrente elétrica em meio aquoso, ou seja, na presença de água.

Eletrólise aquosa

Sempre que adicionamos água ao sistema, esta passa a participar da reação. A água sofre auto ionização, formando íons H+ e OH-, através da seguinte equação:

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H2O ⇋ H+ + OH

No processo da eletrólise aquosa teremos sempre quatro equações, que representam a equação de auto ionização da água, a equação de dissociação do sal, a equação de redução do cátion e a equação de oxidação do ânion.

Resumo de eletroquímica

Veja agora com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito, os fundamentos da eletroquímica pra você dominar os temas de Eletrólise.

As dicas do professor Sobis:

  1. A Eletroquímica é um ramo da Química que estuda o fenômeno da transferência de elétrons para a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa.
  2. O tema da Oxidação e da Redução é recorrente no Enem e vestibulares!
  3. Veja no resumo acima pra você gabaritar e mandar bem.

As equações de eletrólise aquosa

Assim como falamos acima, a eletrólise aquosa se dissocia em quatro equações diferentes. Devemos sempre somar essas quatro equações, que resultarão na equação global da eletrólise. Não podemos esquecer de balancear sempre as equações, por meio do acerto da quantidade de elétrons, dos elementos e das substâncias presentes em cada equação.

Para que você compreenda melhor essa reação, vamos agora realizar a eletrólise aquosa do cloreto de sódio (NaCl). Sabemos que esta eletrólise ocorre em meio aquoso, assim, o NaCl se separa (dissocia) em íons Na+ (aq) e Cl(aq).

NaCl → Na+ (aq) + Claq)

Sabemos que o Na+ forma metais, e o Cl- forma gases.
Agora vamos representar as equações destes íons Na+ e Cl. Observe:

Na+ + 1 eNa0 (s)

Note que o Na ganha elétrons, sofrendo o processo de redução. Observe agora o Cloro:

2 Cl→ Cl2(g) + 2 e

Perceba que este elemento perde elétrons, sofrendo o processo de oxidação.

Balanceamento de equações na eletrólise aquosa

Agora, não podemos esquecer de balancear a equação. Veja que temos duas moléculas de cloro nos produtos e duas nos reagentes. Temos duas cargas negativas nos produtos e duas cargas negativas nos reagentes.

Assim, como temos a presença da água, esta molécula também reagirá, ou seja, sofre a auto ionização, formando os íons H+ e OH-.

H2O ⇋ H+ (aq)+ OH (aq)

Vamos agora realizar as equações dos íons H+ e OH-.

2H+ + 2 e → H2(g)

Devemos balancear essas equações também pois temos duas moléculas de hidrogênio nos produtos, e duas nos reagentes também.

Atenção: o elemento hidrogênio não pertence à família 1A, apresenta características da família 7A. Na realidade ele não tem família, e pela distribuição na tabela periódica por ordem crescente de número atômico, o elemento hidrogênio está na família 1A.

2OH → ½ O2 + H2O + 2 e

Percebemos aqui a existência de quatro equações, onde temos quatro substâncias para serem ligadas em dois eletrodos apenas. Temos duas substâncias positivas (Na+ e H+) que competirão para ir ao eletrodo negativo, e duas substâncias negativas (Cle OH ) que competirão para ir ao eletrodo positivo conforme figura abaixo.Representação de eletrólise aquosa. Fonte: manual da químicaRepresentação de eletrólise aquosa. Fonte: manual da química

Somente uma substância de cada polo poderá se ligar ao seu respectivo eletrodo. Assim, temos uma tabela de facilidade de descarga em ordem crescente. Tabela de descarga da ordem decrescente em uma eletrólise aquosa. Fonte: tutorbrasil.com.br

Nesta tabela a referência é o H+e o OH da molécula de água. Todos os elementos que se encontram acima do H+e do OH descarregam primeiro, e os elementos que se encontram abaixo não descarregam.

  • No polo negativo, as famílias 1A, 2A e o alumínio são os que menos descarregam.
  • No polo positivo, os ânions oxigenados e o fluoreto são os que menos descarregam.

A eletrólise aquosa de NaCl

Voltamos agora a eletrólise aquosa do NaCl: temos Na+ e H+ e Cle OH , devemos por meio da tabela de facilidade de descarga verificar qual irá se ligar ao seu respectivo eletrodo.

Entre o Na+ e H+, quem perderá a sua carga é o H+, e entre o Cle OH , quem se descarregará é o Cl.Assim, trabalharemos com as equações do cloro e do hidrogênio, além da equação de dissociação do NaCl e a equação de auto ionização da água.

NaCl(s)Na++ Cl (x2)

H2O → H+ + OH (x2)

2H+ + 2 e_ → H2(g)

2Cl → Cl2(g) + 2e_

Temos nossas quatro equações da eletrólise aquosa do NaCl.

Eletrólise aquosa na equação global

Um último detalhe a se prestar atenção é que sempre devemos eliminar os elétrons da equação global, mas para isso eles devem estar sempre nas mesmas quantidades. Observamos até aqui que temos os elétrons nas mesmas quantidades e em lados opostos, assim poderão ser eliminados da equação global.

Observamos ainda que temos duas moléculas do íon cloro na última equação, e na primeira equação, temos apenas uma molécula. Assim, devemos multiplicar a primeira equação por dois. Observamos também que temos duas moléculas do íon hidrogênio na terceira equação, e apenas uma molécula do íon hidrogênio na segunda equação. Assim, devemos multiplicar a segunda equação por dois.

Este procedimento tem como objetivo eliminar o máximo de elementos que farão parte da equação global. Nossas novas equações serão:

2 NaCl(s) → 2Na++ 2Cl

2 H2O → 2H+ + 2OH

2H+ + 2e → H2(g)

2Cl → Cl2(g) + 2e

_______________________________________

2 NaCl(s) + 2 H2O → 2Na++ 2OH + H2(g) + Cl2(g

A eletrólise aquosa do NaCl produz o gás hidrogênio, gás cloro e soda cáustica, em meio alcalino.

Exemplos

Eletrólise aquosa do cloreto de níquel (NiCl2): na presença de água se dissocia formando os íons 2+ e Cl

NiCl2 2++ 2Cl

OBS: devemos balancear a equação.
Agora vamos realizar a auto ionização da água:

H2O → H+ + OH

Sabemos que teremos quatro elementos para competir pela descarga: 2+ e H+, e Cl.e OH .
Entre o 2+ e H+, quem ganha é o 2+ e entre o Cl.e OH , quem ganha é o Cl.
Vamos agora representar as equações do 2+ e do Cl

2++ 2e0(s) (forma metal, ganha elétrons, sofre redução)

2Cl→ Cl2 + 2e (forma o gás cloro, perde elétrons, sofre oxidação)

Vamos agora somar todas as nossas equações:

NiCl2 2+ + 2 Cl

2+ + 2e0(s)

2Cl→ Cl2 + 2e

________________________

NiCl2 0 + Cl2

OBS: quando não utilizar nenhum íon da molécula de água, pode-se retirar a água da reação. O mesmo se aplica a molécula do sal.

Nas reações para compor a eletrólise, quando se usa o H+ da água, forma-se uma base, e quando se usa o OH da água, forma-se um ácido.

A Hidrólise Salina

Confira no resumo de Química Enem com a professora Larissa Santos  tudo o que acontece na Hidrólise Salina:

As dicas sobre a Hidrólise Salina:

  1. A hidrólise é uma reação química na qual uma molécula é quebrada em presença de água.
  2. As moléculas são quebradas em pequenas unidades por conta da ação dos cátions e ânions provenientes da ionização da água.
  3. Esse processo gera novos compostos.
  4. Se liga nessa aula da professora Larissa para entender mais sobre o processo da hidrólise salina \o/

 

Exercícios sobre Eletrólise Aquosa

1). (FATEC-2014)
Cloro gasoso pode ser obtido industrialmente a partir da eletrólise de uma solução aquosa de:

a) ácido perclórico.
b) cloreto de sódio.
c) hexaclorobenzeno.
d) percloroetileno.
e) tetracloreto de carbono.

2)(FAAP-2012)
Uma das grandes aplicações do cobre reside na sua utilização como condutor elétrico. Para tal deve apresentar uma pureza maior do que a por ele apresentada, quando obtido na metalurgia. Sua pureza pode ser aumentada através do seu “refino eletrólito”. Este processo consiste na eletrólise de uma solução aquosa de CuSO4, utilizando como polo positivo o cobre metalúrgico a refinar. No processo acima:

eletrólise aquosa

3)(FAAP-2009)
Industrialmente, a soda cáustica (NaOH) é obtida por eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Durante essa eletrólise, obtém-se como subprodutos:

a) hidrogênio e cloro no ânodo
b) somente hidrogênio no ânodo
c) somente cloro no catodo
d) hidrogênio e cloro no catodo
e) somente cloro no ânodo

4) (PUCPR-2013)
Na eletrólise aquosa do Na2SO4(aq), com eletrodos inertes, obteremos no ânodo e no cátodo, respectivamente?

a) H2(g) e SO2(g)
b) Na(s) e SO
2(g)
c) O
2(g) e Na(s)
d) Na(s) e O
2(g)
e) O
2(g) e H2(g)

5)(UEL-20-10)
Na obtenção de prata por eletrólise de solução aquosa de nitrato de prata o metal se forma no:

a) cátodo, por redução de íons Ag+
b) cátodo, por oxidação de íons Ag+
c) cátodo, por redução de átomos Ag
d) ânodo, por redução de íons Ag+
e) ânodo, por oxidação de átomos Ag

GABARITO

1 – B

2 – A

3 – E

4 – E

5 – A

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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