20.77 Faça um esboço de uma célula para a életrólise de
aquoso usando eletrodos inativos. Indique os sentidos nos quais os íons e os elétrons se movimentam. Dê as reações do eletrodo e rotule o anodo e o catodo, indicando qual é conectado a qual terminal da fonte de voltagem.
Passo 1
O enunciado pede um esboço de célula de eletrólise para solução aquosa de
usando eletrodos inativos, indicando:
– As reações que ocorrem em cada eletrodo (ânodo e cátodo)
– Qual eletrodo está ligado a cada terminal da fonte de tensão
– O sentido de movimento dos íons na solução e dos elétrons no circuito externo
– As reações que ocorrem em cada eletrodo (ânodo e cátodo)
– Qual eletrodo está ligado a cada terminal da fonte de tensão
– O sentido de movimento dos íons na solução e dos elétrons no circuito externo
O conteúdo envolvido é eletriólise de soluções aquosas, seleção de semirreações de oxidação e redução a partir de potenciais padrão, e convenções de fluxo de íons e elétrons.
Passo 2
Identificamos as espécies na fase aquosa:
– Cátions: (do
) e em menor concentração
(autoionização da água)
– Ânions: e em menor concentração
– Cátions:
– Ânions:
Para escolher as reações, comparamos potenciais padrões (todos em
vs.
):
– Redução de :
– Redução de
– Redução de água:
Como
, no cátodo reduz-se
.
– Oxidação de
:
– Oxidação de água:
Embora
, em alta concentração de
a cloração predomina (overpotencial para oxigênio é maior).
Passo 3
Semirreações escolhidas:
Cátodo (redução, ligado ao polo negativo da fonte)
Ânodo (oxidação, ligado ao polo positivo da fonte)
Passo 4
Polaridade e conexões:
– fonte de tensão: terminal negativo (–) cátodo (onde entra elétron)
– fonte de tensão: terminal positivo ( )
ânodo (onde sai elétron)
– fonte de tensão: terminal negativo (–)
– fonte de tensão: terminal positivo (
No circuito externo os elétrons fluem do cátodo
fonte
ânodo.
Passo 5
Esboço esquemático (descrito):
. Dois eletrodos inertes (grafite ou platina) mergulhados em
.
. Eletrodo ligado ao terminal negativo (–) da fonte: cátodo.
. Eletrodo ligado ao terminal positivo (
) da fonte: ânodo.
. Setas verdes na solução:
– móvel
cátodo
– móvel
ânodo
. Setas vermelhas no fio externo: elétrons fluem do cátodo
fonte
ânodo.
. Gás
bolha no ânodo; metal
deposita no cátodo.
–
–
Resposta
Cátodo (ligado ao –, redução):
Ânodo (ligado ao
, oxidação):
Íons:
cátodo;
ânodo.
Elétrons: pelo fio externo, do cátodo fonte
ânodo.
Elétrons: pelo fio externo, do cátodo