Escreva as equações das semi-reações que ocorrem nos eletrodos (ânodo e cátodo) e a equação de eletrólise da solução de KI.
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva:
- as equações das semi-reações que ocorrem nos eletrodos (ânodo e cátodo) durante a eletrólise de uma solução aquosa de KI;
- a equação global (de eletrólise) da solução de KI.
Informações relevantes fornecidas/implícitas:
- Temos uma solução aquosa de iodeto de potássio (
), portanto na solução existem os íons e dissolvidos em água ( ). - Durante a eletrólise ocorrerão reações de oxidação (no ânodo) e redução (no cátodo) envolvendo essas espécies e/ou a água.
Passo 2
Conceitos básicos (explicados de forma direta e prática):
- Oxidação é perda de elétrons; redução é ganho de elétrons. No ânodo ocorre oxidação; no cátodo ocorre redução.
- Em solução aquosa nem sempre o íon do sal é o que se reduz/oxida: a água pode participar das reações. A escolha da reação que ocorre depende dos potenciais de redução (mais fácil reduzir = maior potencial de redução).
- Para decidir qual espécie se reduz ou se oxida comparamos os potenciais padrões de redução. Não é necessário memorizar todos, mas saber que
é MUITO difícil de reduzir (formar metal potássio) enquanto a água é mais facilmente reduzida formando em solução aquosa. Do lado da oxidação, é oxidado facilmente a , mais facilmente que a oxidação da água a .
Passo 3
Listagem das semi-reações candidatas com seus potenciais de redução padrões (valores típicos):
- redução de potássio:
- redução da água (em meio neutro/ácido ou básico a depender do ajuste; na prática em água neutra/leve básica define-se a forma com
quando aparece durante a eletrólise):
- redução do iodo (reação inversa da oxidação de
):
- oxidação da água (para
):
Interpretação prática: como reduzir
exige potencial muito negativo (
metálico), a água será reduzida preferencialmente no cátodo, produzindo
e
. No ânodo, a oxidação de
a
tem potencial mais favorável (menor energia requerida) do que oxidar água a
, portanto é
que é oxidado.
Passo 4
Escrevendo as semi-reações escolhidas e explicando o balanceamento de elétrons:
Cátodo (redução): água é reduzida a gás hidrogênio e íons hidróxido.
- Verificação: átomos de H:
à esquerda e à direita (contando e os ). Oxigênios: à esquerda e à direita. Carga: esquerda ; direita . Tudo balanceado.
Ânodo (oxidação): iodeto é oxidado a iodo molecular.
- Verificação: I:
à esquerda e à direita (em ). Carga: esquerda ; direita dos elétrons produzidos do outro lado, mas como escrevemos a oxidação, os elétrons aparecem no produto; para balanço global serão cancelados. A semi-reação de redução correspondente também mostra no lado esquerdo.
Passo 5
Formação da equação total (cancelando elétrons):
As duas semi-reações já têm o mesmo número de elétrons (2), então somam-se diretamente:
Somando
com
os
se cancelam, resultando na equação iônica líquida:
Passo 6
Escrever a equação com os reagentes do enunciado (
em solução), incluindo os contra-íons espectadores
:
Na solução inicial cada
vem acompanhado de
. Multiplicando por 2 e combinando
com os
formados obtemos a forma molecular mais comentada:
Observações rápidas (úteis para a prova):
-
sai como gás no cátodo; pode precipitar como sólido (ou ficar em solução dependendo da concentração e temperatura); permanece em solução como hidróxido de potássio (aumentando a basicidade). - Confira sempre massa e carga: na equação iônica líquida átomos e cargas estão balanceados; na molecular também.