Equacione a eletrólise e indique o produto do cátodo e o produto do ânodo:
em solução aquosa de
em solução aquosa de
Passo 1
O enunciado pede que eu “equacione a eletrólise e indique o produto do cátodo e o produto do ânodo” para uma solução aquosa de
. Informações dadas (explicitamente ou implícitas):
- Temos uma solução aquosa de
. - Em solução aquosa, o sal está dissociado em íons
e mais a água . - Preciso escrever as meias-reações (cátodo e ânodo), balancear elétrons e dar a reação global da eletrólise, além de dizer o produto formado em cada eletrodo.
Passo 2
Primeiro passo técnico: escrever as espécies presentes e lembrar que alguns íons são espectadores. Quando
está em água ela se dissocia:
Então as espécies relevantes para as reações redox na eletrólise são
,
e
. O
é tipicamente muito estável e não é facilmente oxidado em condições normais de eletrólise; por isso ele costuma atuar como íon espectador.
Passo 3
Agora: que acontece no cátodo (polo negativo, onde ocorre redução)? As reações possíveis são:
- redução do cátion prata:
, - redução da água (formação de hidrogênio) dependendo do potencial:
.
Para decidir qual se dá realmente na prática usamos potenciais padrão de redução (valores típicos):
-
tem . -
tem (em meio neutro/ básico).
Regra prática: a meia-reação com potencial de redução mais positivo ocorre preferencialmente no cátodo (é mais fácil reduzir). Como
é muito mais positivo do que
, a prata é reduzida preferencialmente. Logo a meia-reação do cátodo é
Passo 4
No anodo (polo positivo, onde ocorre oxidação) consideramos possíveis oxidações:
- oxidação da água produzindo oxigênio:
, - oxidação do íon nitrato
é muito difícil (potencial muito alto) e na prática não compete bem com a oxidação da água em eletrodos inertes.
Portanto, com eletrodos inertes (grafite, platina, etc.) a oxidação que ocorre é a da água, gerando oxigênio gasoso e
:
Passo 5
Agora balancear elétrons entre as duas meias-reações para obter a reação global. A meia-reação do ânodo libera
; a do cátodo usa
. Multiplico a meia-reação do cátodo por
:
Somando com a meia-reação do ânodo:
elétrons se cancelam, resultando na equação iônica global:
Observação sobre espécies espectadores:
fornece
e
; o
permanece em solução e os
formados perto do ânodo podem se combinar com
para formar
localmente, acidificando a solução próxima ao ânodo.
Passo 6
Comentário importante (situação alternativa): se o ânodo for feito de prata (eletrodo ativo), a reação no ânodo pode ser a oxidação do metal prata:
Nesse caso, a prata do anodo se dissolve formando
, e esses cátions migrariam e seriam reduzidos no cátodo, resultando basicamente em transferência de prata do anodo para o cátodo (não se observa evolução de
). Esse é o princípio de um banho eletrolítico com ânodo solúvel.
Passo 7
Resumo prático observacional (com eletrodos inertes): no cátodo vê-se depósito metálico brilhante de prata; no ânodo observa-se formação de bolhas de oxigênio e a solução perto do ânodo fica mais ácida. Se o ânodo for de prata, vê-se dissolução do ânodo em vez de formação de
.
Resposta
Cátodo:
(deposição de prata)
Ânodo (eletrodos inertes): (evolução de oxigênio)
Ânodo (se o eletrodo for de prata): (dissolução do ânodo)
Ânodo (eletrodos inertes):
Ânodo (se o eletrodo for de prata):