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ELETRÓLISE AQUOSA Na eletrólise ígnea, vimos que a eletrólise ocorria com o composto iónico fundido , ou seja, submetia -seprimeiro o compost o iónico ao processo de fusão e depois se realizava a eletrólise. Porém na eletrólise aquosa é tudo diferente, pois ao invés de fundir o composto iónico, vamos dissolvê-lo na água . Ao colocarmos (dissolvermos) o composto iónico em água este se dissocia, ou seja, os iões que compõem o composto iónico se separam . Para melhor entendimento vamos tomar como exemplo, o cloreto de sódio (NaCl) . Colocando o NaCl na água, o NaCl vai-se dissociar, ou seja, os seus iões vão se separar , observe: Como vemos pela equação, quando colocamos (dissolvemos) o cloreto de sódio, NaCl na água este se dissociou e é por isso que temos o Na + e Cl - em solução aquosa. A eletrólise aquosa é tida como complicada, isto porque além da dissociação do composto iónico em água, a água em si naturalmente auto-ioniza-se , como podemos ver simplificadamente pela equação: H 2 O ( l ) ↔ H + (aq) + OH - (aq) Agora observe as equações de dissociação do NaCl, da auto-ionização da água, semi- reacções de cada uma das reacções , mas antes lembre-se que vimos na introdução àeletrólise que cada espécie química vai sofrer a sua devida reacção.Lembrando ainda que os iões positivos sofrem redução originando metais sólidos, excepto o H + que forma o gás hidrogénio (H 2 ) . E os iões negativos sofrem oxidação originando gases, excepto o OH - que forma o gás oxigénio (O 2 ) e a água (H 2O) . De facto esta eletrólise é complicada, por um motivo simples , basta olharmos para o esquema da eletrólise, e como sabemos o esquema da eletrólise é formado basicamente, por dois eléctrodos, sendo que em cada um dos eléctrodos se descarrega apenas uma espécie química , ou seja, a espécie positiva (catião) se descarrega no cátodo ( pólo negativo) e a espécie negativa (anião) descarrega-se no ânodo ( pólopositivo) . Ora vemos acima que temos quatro(4) espécies químicas para apenas dois eléctrodos , o que significa duas espécie positivas, neste caso Na + e H +estarão para um eléctrodo, o cátodo e outras duas espécies químicas, OH - e Cl - estarão para outro eléctrodo, o ânodo. Observe: Fig. 1 . Eletrólise aquosa É aqui que reside a dificuldade da eletrólise aquosa. Como duas espécies químicas vão se descarregar simultaneamente num únicoeléctrodo? E agora como resolver este problema? Para se ultrapassar este problema, os químicos elaboraram uma tabela denominada, Facilidade de Descarga: Fonte: Vídeo eletrólise aquosa – alfa vestibulares Como para cada eléctrodo temos duas espécies químicas, isto significa que em cad a eléctrodo haverá uma “competição’, ou seja, no cátodo ( pólonegativo) estarão a competir asespécies positivas (catiões) neste caso, o Na + e o H + e no ânodo estarão a competir o OH- e Cl- . Mas em cada um dos eléctrodos apenas uma das espécies é que vai “ganhar”, ou melhor, no cátodo, só poderá ganhar o Na + ou H + e nunca o Na + e H + ao mesmo tempo! Assim como no ânodo, só poderá ganhar o Cl - ou o OH - .Como pode ver na figura 1 (Fig 1) e entenderemos ab a ixo: Voltando à Facilidade de Descarga , como podemos ver neste caso a facilidade de descarga aumenta de baixo para cima (↑) e temos como “mediadores” o H + no cátodo o OH - no ânodo. Isto signi fica que todos os iões (catiões ) que estão abaixo do H + ,quando comparados com o próprio H+ e os restantes iões, estes que estão abaixo do H + têm pouca facilidadedescarga . Os iões (catiões) que ficam abaixo do H + na fila de facilidade dedescarga são os iões formados pelos metais alcalinos e metais alcalinos -terrosos (I e IIA) e o alumínio , ou seja, os iões formados pelos elementos do primeiro grupo A ( IA ) e segundo grupo A ( IIA ) e o alumínio têm pouca facilidade de descarga . Já os iões acima do H + , que são os demais catiões, como Ag + , Cu 2+ , etc, ou seja, que não sejam formadospelos elementos químico s do IA e IIAe o alumínio. Os iões acima do H + comparados ao próprio H + e aos iões que estão abaixo do H + têm grande facilidade dedescarga . No caso dos negativos (aniões) no ânodo (pólo positivo ) temos como mediador o OH - o que significa que todos os iões abaixo do OH - quando comparados ao próprio OH - têm pouca facilidade de descarga . Os iões abaixo do OH - são todos os iõesoxigenados , como por exemplo, NO 3 -, CO 3 2- , ClO - , etc e o ião fluoreto (F - ) . Já os iões (aniões) acima do OH - têm maior facilidade de descarga que o OH - e todos que estão abaixo do OH - .Os iões acima do OH - são todos iões (aniões) não oxigenados , como por exemplo, o Cl - , Br - ,I - , etc. Nota : A Facilidade de Descarga pode ser enc o n trada em diversas formas, não necessariamente como uma tabela que nem esta que aqui apresento. Como já sabemos, no cátodo (pólo negativo) estão “competindo” duas espécies químicas (iões), neste caso, o Na + e o H + , porém apenas uma das espécies poderá ganhar, e conforme podemos ver na Facilidade de Descarga, o Na + é um ião (catião) formado por um elemento doprimeiro grupo A da tabelaperiódica ( IA – metais alcalinos ) logo tem pouca facilidade de descarga quando comparado ao H + , logo o Na +“ perde no cátodo ” e o H + “ganha no cátodo ” . E no ânodo (pólo positivo ) estão a competir, o OH - e o Cl - porém vemos que o Cl - é um ião nãooxigenado e está acima do OH - , logo o Cl - tem maior facilidade de descarga no ânodo que o OH - , logo o OH - “perde no ânodo” e o Cl - “ ganha no ânodo” . Como já sabemos que o H + ganha no cátodo e o Cl - ganha no ânodo então já podemos escrever as semi-reacções anódica e catódica e a reacção globaltendo em conta as reacções: Sem-reacções (só as espécies que ganharam): Cátodo (-): 2H + (aq) + 2e- → H 2(g) Ânodo (+): 2Cl - (aq) → Cl 2(g) + 2e - Equação global (total) Para escrevermos a equação global , como forma de facilitar, vamos seguir a seguinte ordem: 1 . Equação da dissociação do composto iónico em água; 2 . Equação da auto-ionização da água; 3 . Semi-reacção catódica que “ganhou na competição” no cátodo; 4 . Semi-reacção anódica que “ganhou na competição” no ânodo. 5 . Para escrevermos a equação global, é importante somarmos as duas semi-reacções como se fossem equações matemáticas e “cortar” os electrões. Mas os electrões devem ser iguais em ambas semi-reacções, ou seja, se temos dois electrões na semi- reacção catódica temos que ter também dois elect 2 rões na semi-reacção anódica. Para obtermos esta igualdade de electrões caso sejam diferentes, basta multiplicar a semi-reacção catódica pelo número de electrões da semi-reacção anódica e vice-versa. NaCl (s) ---> Na + (aq) + Cl - (aq) H 2 O (l) ↔ H + (aq) + OH - (aq) 2H + (aq) + 2e- → H 2(g) 2Cl - (aq) → Cl 2(g) + 2e - Note que temos na semi-reacção anódica, 2Cl - porém na equação de dissociação do NaCl, só temos apenas Cl - , logo temos que multiplicar a equação de dissociação do NaCl por 2: 2 NaCl (s) ---> 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) H 2 O (l) ↔ H + (aq) + OH - (aq) 2H + (aq) + 2e- → H 2(g) 2Cl - (aq) → Cl 2(g) + 2e - Agora observe que temos na semi-recção catódica 2H + mas só temos apenas H + na auto-ionização da água, logo temos que multiplicar a equação da auto-ionização da água por 2: 2 NaCl (s) ---> 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) 2 H 2 O (l) ↔ 2 H + (aq) + 2 OH - (aq) 2H + (aq) + 2e- → H 2(g) 2Cl - (aq) → Cl 2(g) + 2e Agora sim podemos cortar o que é igual e somarmos para obtermos a equação global: Ou Assim:
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