Na eletrólise de
(salmoura) com eletrodos inertes, os produtos principais esperados são:
a)
no cátodo
no ânodo
b)
no cátodo
no ânodo
c)
no cátodo e
no ânodo
d)
no cátodo e
no ânodo (sem formação de NaOH )
a)
b)
c)
d)
Passo 1
O enunciado pergunta: na eletrólise de
(salmoura) com eletrodos inertes, quais são os produtos principais esperados entre as alternativas:
a) no cátodo e
no ânodo
b) no cátodo e
no ânodo
c) no cátodo e
no ânodo
d) no cátodo e
no ânodo (sem formação de NaOH)
a)
b)
c)
d)
Informações relevantes dadas:
- Solução aquosa de
(salmoura). - Eletrodos inertes (não participam quimicamente, apenas conduzem elétrons).
- Quer-se saber os produtos principais formados no cátodo e no ânodo (e, implicitamente, o que fica na solução).
Passo 2
Entender o que pode ocorrer em cada eletrodo: no cátodo (polo negativo) ocorrem reduções; no ânodo (polo positivo) ocorrem oxidações. Em solução aquosa existem espécies candidatas:
- Para redução no cátodo:
e água ( , levando à formação de ). - Para oxidação no ânodo:
e água ( , levando à formação de ).
Vamos listar as meias-reações possíveis (na forma de redução quando for mais direto comparar potenciais):
No cátodo (reduções possíveis)
Explicação didática:
é o potencial padrão de redução; quanto mais positivo for
, mais fácil é reduzir essa espécie (ou seja, menos energia elétrica é necessária). Comparando
com
, reduzir água para
é muito mais fácil do que reduzir
para metal sódico. Assim, termodinamicamente a redução da água vence a redução do
.
Passo 3
Conclusão para o cátodo e consequência prática:
- No cátodo forma-se gás hidrogênio segundo a meia-reação
- Como
é gerado no eletrodo e está presente na solução, forma-se na vizinhança do cátodo (o ânion combina com ).
Observação prática e intuitiva: sódio metálico não se deposita numa solução aquosa porque a água é muito mais facilmente reduzida; o sódio metálico reagiria imediatamente com água de qualquer maneira.
Passo 4
Agora o que pode ocorrer no ânodo (oxidações possíveis). Escrevemos as meias-reações como reduções conhecidas para comparar potenciais padrão:
Redução correspondente à oxidação de cloreto:
Redução correspondente à oxidação da água (formação de oxigênio; versão ácida mostrada para referência):
Explicação didática: aqui a comparação é menos imediata porque os potenciais dependem do pH e das concentrações. Termodinamicamente
para
é um pouco mais positivo que para
(isto é,
é um agente oxidante mais forte em condições padrão). No entanto, na prática industrial/laboratorial a evolução de
a partir de
é geralmente favorecida quando a concentração de
é alta (salmoura), e a oxidação da água para
tem uma grande sobrepotencial (é “lenta” nas superfícies de muitos eletrodos inertes). Ou seja, por razões cinéticas (sobrepotencial) e por alta concentração de
, a produção de
no ânodo é favorecida mesmo quando as diferenças termodinâmicas são pequenas.
Resumo didático curto: embora água possa teoricamente ser oxidada a oxigênio, em salmouras e com eletrodos inertes a oxidação do
para
é a via que de fato ocorre com mais facilidade.
Passo 5
Escrever a meia-reação de oxidação que realmente ocorre no ânodo:
Agora somamos a meia-reação do cátodo (formação de
) com a do ânodo (formação de
) para obter a reação global observada:
Cátodo:
Ânodo:
Somando (eliminando os elétrons):
Interpretação prática: produtos principais — no cátodo produz-se
; no ânodo produz-se
; a solução fica enriquecida em
. Este é exatamente o processo industrial cloro-álcali (quando se usa salmoura concentrada e eletrodos inertes).
Passo 6
Confrontando as alternativas:
- (a) está errada porque
não se forma (água é reduzida preferencialmente). - (b) está correta:
no cátodo e no ânodo — é o que acabamos de deduzir. - (c) está errada porque
não é o principal produto do ânodo em salmoura (Cl2 é). - (d) está errada porque, embora
possa ser formado no cátodo, o ânodo forma e além disso a reação gera na solução (portanto “sem formação de NaOH” é falso).
Pequeno incentivo amigo: dá pra decorar isso como “água se reduz no cátodo (H2), cloreto se oxida no ânodo (Cl2) — por isso NaOH fica na solução”. Isso cai muito em provas e é útil lembrar da aplicação prática.
Resposta
(b)