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 para montarmos uma célula eletrolítica de
aquoso com eletrodos inertes, mostrar onde ocorrem as reações (ânodo e cátodo), indicar a que polo da fonte cada eletrodo está conectado e desenhar (ou descrever) os sentidos de movimento dos íons e dos elétrons. Para resolver precisamos usar conceitos de potenciais de eletrodo e lembrar que, em eletrólise, o cátodo é conectado ao polo negativo da fonte e o ânodo ao polo positivo.
Passo 2
Listamos as possíveis meias-reações e seus potenciais de redução padrão (tabela):
Como
é muito maior que
, no cátodo reduz-se
em vez de água.
Passo 3
Para o ânodo, temos duas oxidações possíveis (invertendo o sinal dos potenciais de redução):
Termodinâmicamente a oxidação da água exige
, mas em soluções concentradas de
costuma evoluir
. A questão padrão assume formação de cloro:
Passo 4
Agora identificamos os eletrodos e as conexões:
– Cátodo: eletrodo inerte (Pt ou grafite) conectado ao polo negativo da fonte. Nele ocorre
– Cátodo: eletrodo inerte (Pt ou grafite) conectado ao polo negativo da fonte. Nele ocorre
– Ânodo: eletrodo inerte conectado ao polo positivo da fonte. Nele ocorre
Passo 5
Descrevendo o esboço e os fluxos:
– No interior do béquer com aquoso, trace duas barras de Pt paralelas. À esquerda, o cátodo (sinal “–”); à direita, o ânodo (sinal “
”).
– Ligue o polo negativo da fonte ao cátodo e o polo positivo ao ânodo.
– Os elétrons saem do ânodo, percorrem o circuito exterior até o polo negativo da fonte e entram no cátodo.
– No interior, os cátions migram em direção ao cátodo e são reduzidos. Os ânions
migram em direção ao ânodo e são oxidados, formando
gasoso que borbulha ali.
– No interior do béquer com
– Ligue o polo negativo da fonte ao cátodo e o polo positivo ao ânodo.
– Os elétrons saem do ânodo, percorrem o circuito exterior até o polo negativo da fonte e entram no cátodo.
– No interior, os cátions
Resposta
Esboço (descrição):
Pt(--) \quad \mathrm{CuCl}_{2}(aq) \quad Pt(+)
Pt(--) \quad \mathrm{CuCl}_{2}(aq) \quad Pt(+)
-- Cátodo (conectado ao polo negativo):
-- Ânodo (conectado ao polo positivo):
Fluxos:
-- Elétrons: do ânodo\to fonte ( )\to fonte (--)\to cátodo.
-- Íons:\mathrm{Cu}^{2+} \to cátodo; \mathrm{Cl}^- \to ânodo.
-- Elétrons: do ânodo\to fonte (
-- Íons:\mathrm{Cu}^{2+} \to cátodo; \mathrm{Cl}^- \to ânodo.