Faça um esboço de uma célula para a eletrólise do
aquoso usando no cátodo um eletrodo inativo e no ânodo um eletrodo de cobre eletrodos inativos. Indique os sentidos nos quais os íns e os elétrons se movimentam. Dê as reações do eletrodo e rotule o anodo e o catodo, indicando qual é conectado a qual terminal da fonte de voltagem.
Passo 1
Beleza, vamos fazer um esboço de célula de eletrólise de CuCl₂ aquoso. Isso é eletroquímica: vamos usar conceitos de oxidação e redução, saber quais espécies vão reagir em cada eletrodo e como os íons e elétrons se movimentam. Para resolver, precisamos:
- Conhecer potenciais de redução (Cu²⁺/Cu e H₂O/H₂).
- Saber que no ânodo rola oxidação e no cátodo redução.
- Entender migração de íons em solução e fluxo de elétrons no circuito.
Passo 2
Primeiro, quem temos na solução?
- Cátions Cu²⁺
- Ânions Cl⁻
- Água (H₂O)
E os eletrodos: cátodo inerte (ex.: grafite) e ânodo de cobre.
Preciso ver quem vai ser reduzido no cátodo. As opções são:
- Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s), E° = +0,34 V
- 2H₂O + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻, E° = –0,83 V
Como o potencial mais positivo favorece a redução, Cu²⁺ é reduzido antes da água.
Passo 3
No cátodo (ligado ao terminal negativo da fonte):
Redução de Cu²⁺:
Redução de Cu²⁺:
Explicando: elétrons vêm da fonte, chegam ao cátodo, e o Cu²⁺ da solução “pega” esses elétrons e vira cobre metálico, que se deposita.
Passo 4
No ânodo (eletrodo de cobre, ligado ao terminal positivo da fonte) rola oxidação. Duas candidatas:
- água → O₂
- Cu(s) → Cu²⁺ + 2e⁻
Potencial de oxidação da água é maior (ou seja, mais difícil) que o de dissolver cobre. Então o que acontece é o cobre do ânodo se oxida:
Ou seja, o eletrodo de Cu vai se corroer, liberando Cu²⁺ na solução.
Passo 5
Migração de íons e fluxo de elétrons:
- Íons Cu²⁺ e Cl⁻ se movem no eletrólito: Cu²⁺ vai pro cátodo, Cl⁻ vai pro ânodo.
- Elétrons saem do ânodo (oxidação), via fio, chegam ao cátodo (redução).
- Fonte: terminal positivo → ânodo; terminal negativo → cátodo.
Resposta
Esquematicamente, a célula fica assim:
Fonte de tensão
(+) → Cu(s) | CuCl₂(aq) | Eletrodo inerte ← (–)
(+) → Cu(s) | CuCl₂(aq) | Eletrodo inerte ← (–)
Reações:
Ânodo (positivo):
Ânodo (positivo):
Cátodo (negativo):
Íons: Cu²⁺ migra p/ cátodo, Cl⁻ migra p/ ânodo. Elétrons fluem do ânodo p/ cátodo através do fio.