Q. 5 (2.00) - Um dos métodos de obtenção do alumínio metálico é a eletrólise ígnea do cloreto de alumínio. Nesse processo, com a fusão do sal, os íons:
a) ( )
ganham elétrons e liberam-se como gás cloro.
b) ( )
ganham elétrons e transformam-se em
.
c) ( )
são atraídos para o ânodo e nele perdem prótons.
d) ( )
ganham prótons e liberam-se como gás cloro.
e) ( )
são atraídos para o cátodo e nele ganham elétrons.
a) ( )
b) ( )
c) ( )
d) ( )
e) ( )
Passo 1
O enunciado trata da eletrólise ígnea do cloreto de alumínio fundido e pede que você escolha, entre as alternativas (a) a (e), qual afirmação sobre o comportamento dos íons está correta. Informações relevantes fornecidas no enunciado:
- O sal eletrolisado é o cloreto de alumínio em fusão, ou seja, há íons livres no líquido.
- As espécies iônicas presentes (retiradas do enunciado):
e . - As alternativas (transcritas do enunciado) são:
a)ganham elétrons e liberam-se como gás cloro.
b)ganham elétrons e transformam-se em .
c)são atraídos para o ânodo e nele perdem prótons.
d)ganham prótons e liberam-se como gás cloro.
e)são atraídos para o cátodo e nele ganham elétrons.
Passo 2
Entendendo o que acontece numa eletrólise (aula básica e divertida). Em qualquer eletrólise:
- Há dois eletrodos: ânodo e cátodo.
- No cátodo ocorre redução (ganho de elétrons). Redução = “ganhar elétrons”.
- No ânodo ocorre oxidação (perda de elétrons). Oxidação = “perder elétrons”.
- Cátions (íons positivos) são atraídos para o cátodo (porque o cátodo está carregado negativamente pelo gerador).
- Ânions (íons negativos) são atraídos para o ânodo (porque o ânodo está carregado positivamente).
Isso é suficiente para decidir para onde cada íon vai e que tipo de reação sofre (redução ou oxidação).
Passo 3
Identificando os íons e o que eles precisam para ficarem neutros. No cloreto de alumínio fundido temos:
-
: é um cátion com carga . Para ficar neutro (formar alumínio metálico) precisa receber elétrons. Em linguagem de meia-vida: precisa de três cargas negativas extras. -
: é um ânion com carga . Para tornar-se gás cloro ( ) a forma elementar, um íon perde elétrons (é oxidado) e dois átomos de cloro se combinam para formar .
Passo 4
Escrevendo as meias-reações (essas são as receitas químicas do que acontece nos eletrodos). No cátodo (redução) para o alumínio:
Explique:
precisa de
elétrons (
) para se tornar o átomo metálico
. O coeficiente
é obrigatório para balancear a carga.
No ânodo (oxidação) para o cloro:
Explique: dois íons
entregam, no total,
elétrons e se combinam formando uma molécula de gás
. O
na frente do
e do
serve para balancear número de átomos e cargas.
Passo 5
Interpretando as meias-reações em termos das alternativas:
- A parte “ganhar elétrons” corresponde a redução (isso ocorre no cátodo). A parte “perder elétrons” corresponde a oxidação (isso ocorre no ânodo).
- Pela meia-reação do cátodo,
efetivamente ganha elétrons e vira alumínio metálico . - Pela meia-reação do ânodo,
perde elétrons (é oxidado) e forma (gás cloro).
Passo 6
Analisando cada alternativa com o que aprendemos:
- a) Diz que
ganham elétrons e liberam-se como gás cloro. Isso é contraditório: ganhar elétrons é redução, mas a formação de a partir de é uma oxidação (perda de elétrons). Logo a) está errada. - b) Diz que
ganham elétrons e transformam-se em . Isso coincide exatamente com a meia-reação de cátodo . A frase descreve corretamente a redução do íon alumínio à forma metálica. - c) Diz que
são atraídos para o ânodo e nele perdem prótons. Está errado por dois motivos: cátions vão para o cátodo (não para o ânodo) e o que ocorre é transferência de elétrons, não “perda de prótons” (prótons não são perdidos aqui). - d) Diz que
ganham prótons e liberam-se como gás cloro. Também sem sentido: ganhar prótons formaria HCl em presença de prótons, e isso não descreve a eletrólise ígnea de . A formação de envolve perda de elétrons, não ganho de prótons. - e) Diz que
são atraídos para o cátodo e nele ganham elétrons. Errado: são ânions, logo vão para o ânodo e, como vimos, são oxidáveis (perdem elétrons) para formar ; não são reduzidos no cátodo.
Passo 7
Resumo didático e incentivo: a única descrição consistente com as meias-reações e com a lógica carga → eletrodo é aquela que diz que
recebe elétrons para virar alumínio metálico. Isso é exatamente o que ocorre na eletrólise ígnea de
. Mandou bem em vir até aqui — você já entende como escolher em provas: identifique os íons, lembre-se “cátion → cátodo (redução)”, “ânion → ânodo (oxidação)”, escreva as meias-reações e verifique coerência.
Resposta
(b)