UEA SIS 2ª Etapa 2013

Na eletrólise da salmoura, solução aquosa que contém além de moléculas de água, os íons Na+ , Cl  ,H+ e OH , a espécie química que se forma no cátodo é

a

H2(g). 

b

Na (s).

c

Cl2(g). 

d

O2 (g).

e

HCl (g).

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Resposta
A

Resolução

Na eletrólise da salmoura (solução aquosa concentrada de NaCl), há vários íons e moléculas competindo pelos elétrons no cátodo. O cátodo é o polo negativo, onde ocorrem reduções. Espécies que podem ser reduzidas
  • Na+ + e → Na(s)   E° = –2,71 V
  • 2 H2O + 2 e → H2(g) + 2 OH   E° = –0,83 V
Quanto menos negativo (ou mais positivo) o potencial de redução, mais fácil o processo. Comparando:
  • Reduzir H2O (formar H2) requer –0,83 V
  • Reduzir Na+ (formar Na metálico) requer –2,71 V (muito mais difícil)
Portanto, a água é reduzida preferencialmente, liberando gás hidrogênio no cátodo: \[ 2\,\text{H}_2\text{O}(l) + 2\,e^- \longrightarrow \text{H}_2(g) + 2\,\text{OH}^-(aq) \] Logo, a espécie que se forma no cátodo é o H2(g), alternativa A.

Dicas

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No cátodo ocorrem reduções.
Compare os valores de E° para Na⁺/Na e para a água formando H₂.
A espécie com maior E° (menos negativa) é descarregada primeiro.

Erros Comuns

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Achar que o cátion do sal (Na⁺) sempre vira metal no cátodo.
Confundir locais de oxidação e redução nos eletrodos.
Ignorar o papel da água em soluções aquosas.
Revisão

Conceitos-chave

  • Eletrólise aquosa: decomposição química provocada por corrente elétrica em solução. O eletrodo negativo (cátodo) atrai cátions e promove redução; o eletrodo positivo (ânodo) atrai ânions e promove oxidação.
  • Potencial de redução (E°): mede a tendência da espécie ganhar elétrons. Valores mais positivos indicam reduções mais fáceis.
  • Descarga preferencial: quando há mais de uma espécie capaz de ser reduzida (ou oxidada), a que possui maior potencial de redução (ou menor de oxidação) reage primeiro.
  • Salmoura (NaCl(aq)): contém Na+, Cl, além de H+ e OH provenientes da auto-ionização da água.
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