Entenda o que é eletrólise ígnea e como ela ocorre

A eletrólise ígnea é uma reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido. Veja exemplos e exercícios desse processo!

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 ígnea.

O que é eletrólise ígnea

A eletrólise ígnea representa a reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido, que sofre o processo de fusão sem a presença da molécula de água.

Exemplo de eletrólise ígnea: cloreto de sódio

A fim de que você entenda melhor, vamos explicar o processo de eletrólise ígnea do cloreto de sódio (NaCl). O NaCl sólido é aquecido, sofre fusão à alta temperatura, e se transforma em íons no estado líquido.

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NaCl(s)  → Na+(l) + Cl(l)

Em seguida, vamos trabalhar com cada íon separadamente. O Na+ forma metal. Para isso ocorrer, precisa ganhar elétrons, sofrendo um processo de redução. O seu padrão de redução é equivalente a – 2,71V.

Na+ + 1 e → Na0  E0 = – 2,71V

O Clforma o gás cloro. Para isso ocorrer, ele precisa perder elétrons, sofrendo o processo de oxidação. O seu potencial de redução é equivalente a + 1,36V.

2 Cl→ Cl2 + 2 e  E0 = + 1,36V

OBS: devemos sempre balancear as equações. No caso acima, temos duas moléculas de cloro nos produtos, então colocamos o número dois na frente do íon cloro. Ficaremos com duas cargas negativas e teremos que ter dois elétrons também. É por isso colocamos o número 2 na frente do e.

O que ocorre na eletrólise ígnea

Eletrólise ígnea do cloreto de sódioEsquema representando a eletrólise ígnea do cloreto de sódio

O esquema acima representa o que ocorre na eletrólise ígnea do NaCl. A fusão do NaCl promove a separação dos íons, ficando estes livres na solução (Na+ e Cl). Quando ligamos o gerador, começa o fluxo forçado de elétrons. O eletrodo negativo atrai o cátion para próximo dele, e o eletrodo positivo atrai o ânion para próximo dele.

Enquanto isso, o sódio é atraído pelo eletrodo negativo, formando o sódio metálico. O cloro negativo é atraído pela placa positiva, formando o gás cloro. Nesse momento ocorre a descarga, ou seja, ocorre a semi-reação de redução no cátodo, e a semi-reação de oxidação no ânodo.

Em seguida, vamos representar as duas semi-reações da eletrólise acima.

Semi-reação catódica: Na+ + 1 e → Na0  E0 = – 2,71V

Semi-reação anódica: 2 Cl → Cl2 + 2 e    E0 = + 1,36V

Equação global

Agora vamos escrever a equação global desta eletrólise. Para isso, temos que eliminar os elétrons. Devemos saber que eles devem estar sempre em quantidades iguais e em ambos os lados das equações.

Mas observando as nossas equações, percebemos que temos números diferentes de elétrons. Na equação do sódio temos apenas um elétron e na equação do cloro, temos dois elétrons. Então devemos multiplicar a equação toda do sódio pelo número dois, e mantemos a equação do cloro igual.

2 Na+ + 2 e  →  2 Na0  E0 = – 2,71V

2 Cl → Cl2 + 2 e         E0 = + 1,36V

________________________________

2 Na+ + 2 Cl →  2 Na0 (s)+  Cl2(g)

Podemos concluir que os elétrons saem do polo positivo e vão para o polo negativo. Além disso, a eletrólise ígnea do cloreto de sódio produz gás cloro e o sódio metálico.

Em seguida, precisamos calcular a ddp para que a eletrólise comece porque temos que gerar a eletricidade para que a reação ocorra. Vamos calcular a voltagem através do seguinte cálculo:

ddp = Emaior  –  Emenor

ddp = + 1,36 – (-2,17)

ddp = + 4,07V

Como o resultado é positivo, este valor é do gerador (pilha), que é uma reação espontânea. Para o cálculo da ddp da eletrólise, colocamos o sinal negativo no valor da ddp da pilha, pois a eletrólise é uma reação não espontânea. Assim, a ddp da eletrólise é igual a – 4,07V.

Exemplo de eletrólise ígnea: Al2O3

Agora vamos fazer a eletrólise ígnea do Al2O3. Essa substância sofre o processo de fusão, formando os íons positivos e negativos.

Al2O3  → Al3+(l) + 02-(l)

Em seguida vamos trabalhar com cada íon separadamente. O Al3+ forma o alumínio metálico (Al0), recebendo elétrons e sofrendo o processo de redução no cátodo.

Al3+ + 3 e → Al0

O 02- forma o gás oxigênio, perdendo elétrons e sofrendo o processo de oxidação no ânodo.

02- → O2 + e

Observamos que precisamos balancear esta equação, pois temos duas moléculas de oxigênio nos produtos e uma molécula nos reagentes.

2 02- → O2 + 4 e

Colocamos o número 4 na frente dos elétrons porque temos quatro cargas nos reagentes.

Agora devemos esquematizar a equação global, mas antes devemos verificar a quantidade de elétrons. Temos 3 elétrons na equação do alumínio e 4 elétrons na equação do oxigênio. Portanto, devemos multiplicar a equação do alumínio por 4  e multiplicar a equação do oxigênio por 3.

Assim, teremos as seguintes equações:

4 Al3+ + 12 e →  4 Al0

6 02- →  3 O2 +  12 e

_________________________

4 Al3+ +  6 02- →  4 4 Al0 + 3 O2

Os elementos das famílias 1A, 2A e o alumínio são obtidos pelo processo da eletrólise ígnea. A obtenção do alumínio é feita pela eletrólise da bauxita, um processo muito caro. Por isso que a reciclagem do alumínio é muito importante para diminuir os custos da produção deste elemento químico.

Videoaula

Assista à aula a seguir para reforçar seus conhecimentos sobre eletrólise ígnea!

Exercícios

1- (MACK-SP-2010)

Na eletrólise ígnea de NaCl, verifica-se que:

a) no cátodo, deposita-se sódio metálico.

b) no ânodo, ocorre redução.

c) no cátodo, ocorre oxidação.

d) no ânodo, há deposição de NaCl.

e) no cátodo, os íons sódio perdem elétrons.

2- (FEI-SP-2013)

O alumínio é obtido industrialmente pela eletrólise ígnea da alumina (Al2O3). Indique a alternativa falsa:

a) O íon alumínio sofre redução.

b) O gás oxigênio é liberado no ânodo.

c) O alumínio é produzido no cátodo.

d) O metal alumínio é agente oxidante.

e) O íon O2– sofre oxidação.

3- (Cesgranrio-2014)

Um dos métodos de obtenção de sódio metálico é a eletrólise ígnea do cloreto de sódio. Nesse processo, com a fusão do sal, os íons:

a) Cl cedem elétrons aos íons Na+, neutralizando as cargas elétricas

b) Cl ganham prótons e se liberam como gás cloro.

c) Cl são atraídos para o catodo e nele ganham elétrons.

d) Na+ são atraídos para o anodo e nele perdem prótons.

e) Na+ ganham elétrons e se transformam em Na0.

4- (FEI-2015)

O gás cloro pode ser obtido pela eletrólise da água do mar ou pela eletrólise ígnea do cloreto de sódio. Assinale a afirmativa correta com relação a esses dois processos:

a) ambos liberam Cl2 gasoso no catodo.

b) ambos envolvem transferência de 2 elétrons por mol de sódio.

c) ambos liberam H2 no cátodo.

d) ambos liberam Na metálico no cátodo.

e) um libera H2 e outro Na metálico no cátodo.

5- (UFMG-2009)

Um método industrial utilizado para preparar sódio metálico é a eletrólise de cloreto de sódio puro fundido. Com relação à preparação de sódio metálico, é INCORRETO afirmar que:

a) a formação de sódio metálico ocorre no eletrodo negativo.

b) a eletrólise é uma reação espontânea.

c) a quantidade, em mol, de cloro (Cl2) formada é menor que a de sódio metálico.

d) a quantidade de sódio metálico obtido é proporcional à carga elétrica utilizada

Gabarito:

  1. A
  2. D
  3. E
  4. E
  5. B

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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