Descarga de cátions e ânions

A descarga seletiva de cátions e ânions é utilizada para determinar o tipo de substâncias (simples ou compostas) que serão formadas durante a ocorrência de uma eletrólise em meio aquoso (procedimento eletroquímico no qual uma corrente elétrica é descarregada sobre uma solução).

As substâncias simples ou compostas são formadas porque, durante a eletrólise, a descarga elétrica na solução faz com que cátions sofram o fenômeno de redução (recebimento de elétrons) e os ânions sofram oxidação (perda de elétrons por uma espécie química), como nas equações abaixo:

• Equação de redução (cátodo): X⁺ + e → X

OBS.: O cátion X pode ser um metal qualquer ou o cátion hidrônio (H⁺ ou H₃O⁺).

• Equação de oxidação (ânodo): Y^- → Y₂ + e

OBS.: O ânion Y^- pode ser um ametal, um grupo com um ametal qualquer ou o hidróxido (OH^-).

Origem dos íons (cátions e ânions)

Quando um soluto iônico (ácidos, bases ou sais, por exemplo) é dissolvido em água, sofre dissociação (liberação de íons, no caso das bases e dos sais) ou ionização (produção de íons em meio aquoso, no caso dos ácidos).

• Equação geral de dissociação de um sal: YX → Y⁺ + X^-

• Equação geral de dissociação de uma base: YOH → Y⁺ + OH^-

• Equação geral de ionização de um ácido: HX → H⁺ + X^-

Além dos íons provenientes do soluto, o meio aquoso por si só também produz íons, já que a água apresenta a capacidade de sofrer autoionização (produz um cátion e um ânion).

• Equação de autoionização da água: H₂O → H⁺ + OH^-

Assim, quando uma eletrólise em meio aquoso é realizada, há pelo menos dois cátions e dois ânions diferentes.

Descarga seletiva de cátions

Como vimos, quando uma eletrólise em meio aquoso está sendo realizada, temos a presença de dois cátions diferentes: um proveniente do soluto utilizado e o outro proveniente da água.

Sofre descarga sempre o íon ou grupo iônico menos eletronegativo. Para saber qual dos cátions sofrerá a descarga, basta conhecer a ordem de prioridade a seguir:

Qualquer metal > H⁺ > elementos das famílias IA, IIA ou IIIA

Se a eletrólise do cloreto de sódio estiver sendo realizada em meio aquoso, por exemplo, teremos o cátion sódio (Na⁺) proveniente do sal e o cátion hidrônio (H⁺) proveniente da água.

Como o cátion sódio pertence à família IA, logo, o cátion hidrônio sofrerá descarga no cátodo, formando gás hidrogênio, como na equação abaixo:

Equação catódica: H⁺ + 2e → H_2(g)

Se o cátion que sofrer a descarga não for o hidrônio, teremos sempre a formação de um metal sólido (com exceção do mercúrio, que é líquido):

Equação catódica: Cu⁺² + 2e → Cu_(s)

Descarga seletiva de ânions

Como vimos, quando uma eletrólise em meio aquoso está sendo realizada, temos a presença de dois ânions diferentes: um proveniente do soluto utilizado e o outro proveniente da água.

Sofre descarga sempre o íon ou grupo iônico menos eletronegativo. Para saber qual dos ânions sofrerá a descarga, basta conhecer a ordem de prioridade a seguir:

Qualquer outro ânion > OH^- > ânion oxigenado ou F-

Se a eletrólise do cloreto de sódio estiver sendo realizada em meio aquoso, teremos o ânion cloreto (Cl^-) proveniente do sal e o ânion hidróxido (OH^-) proveniente da água.

Como o ânion cloreto não é oxigenado (não apresenta oxigênio), sempre sofrerá descarga na eletrólise em meio aquoso, formando uma substância simples (geralmente formada por dois átomos), como na equação a seguir:

Equação anódica: 2 Cl^- → Cl_2(g) + 2e

Caso o ânion hidróxido sofra descarga, teremos a formação de gás oxigênio e de água:

Equação anódica: 2 OH^- → ½ O_2(g) + H₂O + 2e