Eletrólise

Uma pilha é um sistema eletroquímico espontâneo que gera energia elétrica a partir de energia química.

A eletrólise, porém, é exatamente o contrário da pilha, pois se trata de um processo não espontâneo que converte a energia elétrica em energia química.

A eletrólise é muito utilizada na indústria, pois por meio dela é possível isolar algumas substâncias fundamentais para muitos processos de produção, como o alumínio, o cloro, o hidróxido de sódio, etc. Além disso, também é um processo que purifica e protege (revestimento) vários metais.

A eletrólise se dá apenas com fornecimento de energia por meio de um gerador, como uma pilha, por exemplo. Para entender como ela acontece, observe o esquema a seguir:

O gerador “puxa” os elétrons do polo positivo (ânodo) da cuba eletrolítica e os transfere para o polo negativo (cátodo). Isso é mostrado pelas semirreações:

1ª Semirreação: o gerador atrai os ânions A- para o polo positivo e os força a perder elétrons:

A- 

2ª Semirreação: o gerador faz com que os cátions C⁺ recebam os elétrons:

C⁺ + elétron 

Existem dois tipos principais de eletrólise: a eletrólise ígnea e a eletrólise aquosa. Entenda a diferença entre elas a seguir:

• Eletrólise Ígnea: ocorre quando a passagem de corrente elétrica se dá em uma substância iônica liquefeita, isto é, fundida. Daí a origem do nome “ígnea”, uma palavra que vem do latim, ígneus, que significa inflamado, ardente.

Esse tipo de reação é muito utilizado na indústria, principalmente para a produção de metais. Veja o exemplo de eletrólise do NaCl (cloreto de sódio – sal de cozinha), com produção do sódio metálico e do gás cloro:

Semirreação no cátodo: Na⁺ + e^- → Na  . (2)
Semirreação no ânodo: 2 Cl^- → Cl₂ + 2e^-____
Reação global: 2 Na⁺ + 2 Cl^- → 2 Na + Cl₂

• Eletrólise Aquosa: nesse caso, fazem parte os íons da substância dissolvida (soluto) e da água. Na eletrólise do cloreto de sódio em meio aquoso são produzidos a soda cáustica (NaOH), o gás hidrogênio (H₂) e o gás cloro (Cl₂). Note como se dá:

Dissociação do NaCl: 2 NaCl- → 2 Na⁺ + 2 Cl^-
Autoionização da água: 2 H2O → 2 H⁺ + 2 OH^-
Semirreação no cátodo: 2 H+  + 2e^- → H₂
Semirreação no ânodo: 2 Cl^- → Cl₂ + 2e^-____________________
Reação global: 2 NaCl- + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl2
                                                              

Observe que foram formados dois cátions (Na⁺ e H⁺) e dois ânions (Cl^- e OH^-). Porém, apenas um cátion (H⁺) e um ânion (Cl^-) sofreram as descargas do eletrodo, os outros íons foram apenas espectadores nessa eletrólise.

Isso ocorre em todas as eletrólises em meio aquoso: apenas um dos cátions e um dos ânions são participantes. Para determinarmos quais serão os participantes e quais serão os espectadores, existe uma ordem de facilidade de descarga, conforme mostrado na lista abaixo:

Desse modo, consultando a lista, vemos que o cátion H⁺ tem mais facilidade de descarga que o Na⁺ que é um metal alcalino. E, com respeito aos ânions, o Cl^- é um ânion não oxigenado e mais reativo que OH^-.