O processo Dow é utilizado para produzir magnésio puro a partir da eletrólise de cloreto de magnésio fundido. Gás cloro também é produzido nesse processo.
a) Escreva as semi-reações e a reação global do processo.
b) Quantos quilogramas de magnésio metálico será produzido se uma corrente de 95000 A é aplicada na célula eletrolítica por 8 h ?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos o processo Dow, que é usado para produzir magnésio puro através da eletrólise do cloreto de magnésio fundido. No processo, também é gerado gás cloro. A questão tem duas partes:
a) Precisamos escrever as semi-reações e a reação global do processo.
b) Calcular quantos quilogramas de magnésio metálico são produzidos quando uma corrente de 95.000 A é aplicada na célula eletrolítica por 8 horas.
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de eletroquímica, especificamente sobre reações de eletrólise e como relacionar corrente elétrica com quantidade de substância produzida.

Passo 2

Vamos começar com a parte a). Primeiro, precisamos identificar as semi-reações de redução e oxidação que ocorrem no processo Dow.
No processo de eletrólise do cloreto de magnésio (MgCl₂) fundido, há dois eletrodos: o cátodo (onde ocorre a redução) e o ânodo (onde ocorre a oxidação).
No cátodo (redução):
O íon Mg²⁺ recebe elétrons para formar magnésio metálico.
Mg^2+ + 2e^- Mg (s)
No ânodo (oxidação):
O íon Cl⁻ perde elétrons para formar gás cloro.
2Cl^- Cl2 (g) + 2e^-
Agora, para obter a reação global, somamos as duas semi-reações. Os elétrons devem se cancelar:
Mg^2+ + 2Cl^- Mg (s) + Cl2 (g)

Passo 3

Agora, vamos para a parte b). Precisamos calcular quantos quilogramas de magnésio metálico são produzidos com uma corrente de 95.000 A aplicada por 8 horas.
Primeiro, vamos lembrar a relação entre carga elétrica, corrente e tempo:
Q = I times t
Onde:
  • $ Q $ é a carga em coulombs ©,
  • $ I $ é a corrente em amperes (A),
  • $ t $ é o tempo em segundos (s).
Como o tempo está em horas, vamos converter 8 horas para segundos:
Q
Agora, calculamos a carga total:
I
Sabemos que a quantidade de substância produzida está relacionada à carga através da fórmula de Faraday:
t
Onde:
  • $ n $ é a quantidade de moles,
  • $ n_e $ é o número de elétrons por mol de produto (para magnesium, $ n_e = 2 $),
  • $ F $ é a constante de Faraday ($ 96485 , C/mol $).
Vamos calcular os moles de Mg produzidos:
8 , h times 3600 , s/h = 28.800 , s
Agora, transformamos moles em massa usando a massa molar do magnésio ($ 24,305 , g/mol $):
Q = 95.000 , A times 28.800 , s = 2.736.000.000 , C
Convertendo para quilogramas:
n = Qne times F

Resposta

Serão produzidos aproximadamente 344,35 kg de magnésio metálico.

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