Eletroquimica
Descreva a obtenção eletroquímica dos gases oxigênio e hidrogênio.

Passo 1

Beleza, recebemos o seguinte enunciado: “Descreva a obtenção eletroquímica dos gases oxigênio e hidrogênio.” Isso cai no conteúdo de Eletroquímica, mais precisamente em eletrólise da água. Para resolver, vamos precisar entender:
  1. O que é eletrólise (quebra de moléculas por corrente elétrica).
  2. Como escrever meia-reações de oxidação e redução.
  3. Como combinar essas meia-reações e obter a reação global.

Passo 2

Primeiro, o que é eletrólise?
Eletrólise é um processo que usa energia elétrica para forçar uma reação química que não ocorreria sozinha. No nosso caso, queremos “quebrar” água (H₂O) em oxigênio (O₂) e hidrogênio (H₂). Para isso, colocamos dois eletrodos em contato com uma solução aquosa e ligamos uma fonte de tensão.

Passo 3

Agora, as reações que ocorrem em cada eletrodo (as chamadas “meia-reações”):
  1. No cátodo (onde ocorre redução, ganho de elétrons):
4,H2O(l) + 4,e^- ;longrightarrow; 2,H2(g) + 4,OH^-(aq)
Aqui a água ganha elétrons e vira gás hidrogênio e íons hidroxila.
  1. No ânodo (onde ocorre oxidação, perda de elétrons):
2,H2O(l) ;longrightarrow; O2(g) + 4,H^+(aq) + 4,e^-
A água libera elétrons e vira gás oxigênio e íons hidrogênio.

Passo 4

Pra juntar as duas meias-reações e eliminar os elétrons e íons intermediários, fazemos:
• Multiplicamos a reação do ânodo por 1 e a do cátodo por 1, de modo que os 4 elétrons se cancelem.
• Se quisermos, podemos combinar 2,H2O(l) ;longrightarrow; 2,H2(g) + O2(g) e para voltar a H₂O, mas o essencial é ver a reação global:
Essa é a equação da eletrólise da água.

Passo 5

Comentando o funcionamento prático:
  • Ligamos uma fonte de tensão (tensão mínima ~1,23 V + sobrepotenciais).
  • No cátodo sai bolhas de .
  • No ânodo sai bolhas de .
  • Se o eletrólito for alcalino, a corrente flui melhor pelos ; se for ácido, melhor pelos .

Resposta

A obtenção eletroquímica de 4,H2O + 4,e^- to 2,H2 + 4,OH^- (cátodo) e 2,H2O to O2 + 4,H^+ + 4,e^- (ânodo) se baseia na eletrólise da água, cujas meias-reações são
2,H2O(l) ;longrightarrow; 2,H2(g) + O2(g) á
â
e a reação global é

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