Equacione a eletrólise e indique o produto do cátodo e o produto do ânodo:
em solução aquosa de KI.
em solução aquosa de KI.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) equacionar a eletrólise de uma solução aquosa de iodeto de potássio e (2) indicar o produto formado no cátodo e o produto formado no ânodo.
Informações que temos (explicitamente ou implicitamente):
Informações que temos (explicitamente ou implicitamente):
- A solução contém íons
e dissolvidos em água, isto é, temos , e . - Em eletrólise, no cátodo ocorre redução (ganho de elétrons) e no ânodo ocorre oxidação (perda de elétrons).
- Não há outras espécies fornecidas no enunciado.
Passo 2
Qual reação ocorre em cada eletrodo? Aqui a regra prática que usamos em provas é: entre as espécies presentes escolhemos para redução e oxidação as que exigem potenciais mais fáceis (menos “difíceis”) de ocorrer. Não vamos decorar números, mas vou mostrar os valores padrão para justificar — isso ajuda na hora da prova.
Espécies candidatas à redução (no cátodo):
(reduzir a
) e
(reduzir a
).
Espécies candidatas à oxidação (no ânodo): (oxidar a
) e
(oxidar a
).
Espécies candidatas à oxidação (no ânodo):
Valores padrão (úteis para comparar, agora em TeX):
Interpretação prática: é muito mais difícil reduzir
(muito negativo) do que reduzir água; portanto, na prática em solução aquosa a água é reduzida no cátodo (formando
). Para oxidação, oxidar
para
é muito mais fácil (ocorre a potencial menor) do que oxidar água a oxigênio; então o iodeto é oxidado no ânodo (formando iodo molecular). Essas comparações decidem os produtos.
Passo 3
Escrevemos a meia-reação de redução que ocorre no cátodo (mostrando detalhadamente o balanceamento): queremos redução de água a gás hidrogênio em meio aquoso básico (pois água + elétrons formam hidróxidos). A meia-reação balanceada é
Explicação do balanceamento: à esquerda temos
moléculas de
(total
H e
O). À direita, o
usa
H e os
fornecem mais
H (total 4 H) e
O (total 2 O). Os
aparecem para equilibrar carga (à esquerda carga
dos elétrons, à direita os
dão carga
). Essa meia-reação descreve a produção de bolhas de
no cátodo e aumento de
próximo ao eletrodo.
Passo 4
Escrevemos a meia-reação de oxidação que ocorre no ânodo: a oxidação do íon iodeto a iodo molecular é
Explicação do balanceamento: dois íons
perdem ao todo dois elétrons e formam uma molécula
. Os
gerados são os mesmos elétrons consumidos na meia-reação do cátodo; ao somar as duas meia-reações esses elétrons se cancelam.
Passo 5
Somamos as duas meias-reações para obter a equação iônica total: some as expressões dos Passos 3 e 4 e cancele
:
Esta é a equação iônica da electrólise em solução aquosa de
. Repare que os íons
não aparecem nesta equação iônica porque são íons espectadores — eles não participam das mudanças de oxidação/redução, mas permanecem no meio formando o sal com os íons que aparecem (
).
Passo 6
Passamos agora para a equação molecular completa, incluindo os contra-íons
presentes inicialmente como
. Substituindo
por
e os
combinando com
, obtemos:
Verificação de balanço:
- Potássio:
ambos os lados. - Iodo:
ambos os lados (à esquerda tem 2 I, à direita tem 2 I). - Hidrogênio: à esquerda
tem 4 H; à direita tem 2 H e tem 2 H, total 4. - Oxigênio:
ambos os lados. Carga: neutra dos dois lados. Tudo balanceado.
Passo 7
Interpretação experimental e observações úteis para a prova (como identificar os produtos na prática):
- No cátodo aparecem bolhas de gás
. Próximo ao cátodo a solução fica básica devido ao acúmulo de ; com os isso significa formação de em solução. - No ânodo aparece iodo
, que na presença de excesso de pode se dissolver formando o íon triiodeto:
que tem coloração marrom-avermelhada (ou roxo escuro com amido). Portanto, a solução próxima ao ânodo escurece.
- Se o iodeto for consumido ou a densidade de corrente for muito alta, pode ocorrer oxidação da água a oxigênio em vez da oxidação de
; mas em condições normais com presente e correntes moderadas, o produto do ânodo é .
Passo 8
Resumo conceitual rápido (para lembrar na prova):
- Cátodo: redução (ganho de elétrons) — em água, reduz a água a
antes de reduzir cátions alcalinos. - Ânodo: oxidação (perda de elétrons) — haletos como
são facilmente oxidados a halogênio , antes da oxidação da água a .
Resposta
Cátodo:
Ânodo: