20.73 (a) O que é eletrólise? (b) As reações de eletrólise são termodinamicamente espontâneas? Justifique sua resposta. (c) Qual processo ocorre no anodo na eletrólise de NaCl fundido?

Passo 1

O enunciado pede três coisas sobre eletrólise:
a) definição de eletrólise;
b) se as reações de eletrólise são espontâneas, com justificativa termodinâmica;
c) o que ocorre no ânodo durante a eletrólise do NaCl fundido.
O conteúdo é eletroquímica básica, envolvendo conceitos de reação redox forçada, energia livre de Gibbs e potencial de célula.

Passo 2

Eletrólise é o processo em que se aplica uma diferença de potencial externo para forçar uma reação de oxi-redução não espontânea. Em outras palavras, usa-se corrente elétrica contínua para decompor um composto iônico ou promover reações que não ocorrem sem energia elétrica.

Passo 3

Termodinamicamente, uma reação é espontânea se \Delta G<0. Na célula de eletrólise vale
\Delta G = -\,n\,F\,E_{\text{célula}}é
onde E_{\text{célula}}é é o potencial global. Como em eletrólise o potencial externo é usado para inverter o sentido da reação redox espontânea, o potencial efetivo da célula fica E_{\text{célula}}<0é, o que implica \Delta G>0. Logo, as reações de eletrólise não são espontâneas e exigem fornecimento contínuo de energia elétrica.

Passo 4

Na eletrólise do NaCl fundido, no ânodo ocorre oxidação dos ânions \mathrm{Cl}^- para formar gás cloro. A semirreação no ânodo é:
2\,\mathrm{Cl}^- \;\to\;\mathrm{Cl}_2\;+\;2\,e^-.

Resposta

(a) Eletrólise é o processo de decomposição de substâncias ou promoção de reações redox não espontâneas por aplicação de corrente elétrica.
(b) Não; como o potencial da célula em eletrólise é negativo ( E_{\text{célula}}<0é), resulta em \Delta G>0, mostrando que a reação não é termodinamicamente espontânea e precisa de energia elétrica.
(c) No ânodo do NaCl fundido ocorre a oxidação
2\,\mathrm{Cl}^- \to \mathrm{Cl}_2 + 2\,e^-.

Exercícios relacionados