Eletrólise do Cloreto de Sódio

A eletrólise é um processo em que se passa uma corrente elétrica sobre uma substância e, por meio de reações de oxirredução, o composto decompõe-se. Se a substância estiver no estado líquido (fundida), temos uma eletrólise ígnea, mas se estiver em solução aquosa, temos uma eletrólise em meio aquoso.

Uma das eletrólises de maior importância comercial é a do cloreto de sódio (NaCl), o sal de cozinha. Vejamos como ocorrem a eletrólise ígnea do cloreto de sódio e, posteriormente, a sua eletrólise aquosa.

* Eletrólise ígnea do cloreto de sódio:

A eletrólise ígnea do sal produz o gás cloro (Cl₂) e o sódio metálico (Na), substâncias que não são encontradas na natureza nessa forma. O sal funde-se a uma temperatura aproximada de 800ºC e, no estado líquido, o NaCl sofre disssociação, produzindo os seguintes íons:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Na eletrólise ocorre a passagem da corrente elétrica segundo o esquema a seguir:

Esquema de processo de eletrólise ígnea do cloreto de sódio (sal de cozinha)

O polo negativo da bateria fornece elétrons para um dos eletrodos, que se torna o cátodo ou polo negativo. Visto que ele é negativo, ele atrai os cátions Na⁺ que estão no líquido. Esses íons recebem os elétrons do cátodo e, nesse eletrodo, ocorre a seguinte semirreação de redução:

Semirreação no cátodo: redução: Na⁺_(l) + e^- → Na_(s)

Nesse eletrodo foi formado o primeiro produto, que é o sódio metálico.

Por outro lado, o outro eletrodo torna-se o ânodo, pois está carregado positivamente, atraindo os ânions Cl^-, que perderão seus elétrons, sofrendo oxidação:

Semirreação no ânodo: oxidação: 2Cl^-_(l) → 2 e^- + 1Cl₂(g)

Esse gás cloro fica borbulhando ao redor do ânodo, como mostra a reação a seguir. Ele é coletado por meio de um tubo de vidro adaptado ao sistema:

Esquema de processo de eletrólise do cloreto de sódio (sal de cozinha)

Assim, a reação global da eletrólise ígnea do sal é:

Cátodo: Na⁺_(l) + e^- → Na_(s)
Ânodo: 2Cl^-_(l) → 2 e^- + 1Cl₂(g)____________
Reação Global: Na⁺_(l) + 2Cl^-_(l) → Na_(s) + 1Cl₂(g)

Gás cloro e sódio metálico – produtos da eletrólise ígnea do sal de cozinha

* Eletrólise aquosa do cloreto de sódio:

Nesse caso, além da dissociação iônica do NaCl, formando os íons Na⁺ e Cl^-, existe também a reação de autoionização da água, conforme a equação a seguir:

2 H₂O_(l)→ 1 H₃O⁺_(aq) + OH^1-_(aq)

Então, surgem as dúvidas: Qual cátion será descarregado primeiro no cátodo, o Na⁺ ou o H₃O⁺? E no ânodo, o Cl^- ou o OH^- será descarregado primeiro?

Basicamente, podemos dizer que o íon menos reativo será o que descarregará em cada eletrodo.

O texto Eletrólise em meio aquoso explica detalhadamente como verificar qual é o cátion ou o ânion menos reativo e determinar como ocorre a eletrólise.

Entre o Na⁺ e o H₃O⁺, o Na⁺ é um metal alcalino, sendo mais reativo. Por isso, a água recebe os elétrons do cátodo:

Semirreação no cátodo: 2 H⁺ + 2e^- → H₂

Agora, no caso dos ânions, o Cl^- é menos reativo que o OH^- e, por isso, sofre oxidação:

Semirreação no ânodo: 2 Cl^- → Cl₂ + 2e^-

Veja a reação global dessa eletrólise:

Esquema de processo de eletrólise da salmoura e reação global

Observe que a eletrólise de uma solução aquosa de NaCl produz soda cáustica (NaOH), gás hidrogênio (H₂) e gás cloro (Cl₂). Em virtude da presença da base NaOH, o meio permanece básico.