18.12 É possível eletrolisar água pura? Por que se adiciona, usualmente, um eletrólito à água antes de eletrolisá-la? Quais devem ser as características de cada um desses eletrólitos?
Passo 1
O enunciado pergunta se dá para fazer a eletrólise de água pura e por que se costuma adicionar um eletrólito antes de eletrolisar. O conteúdo envolvido é a condutividade elétrica de soluções aquosas, a autoionização da água e o efeito de eletrólitos na diminuição da resistência ôhmica do meio. Para resolver precisamos entender a concentração de íons em água pura e como um eletrólito forte altera essa concentração para permitir passagem de corrente.
Passo 2
Em água pura ocorre apenas a autoionização
com constante de equilíbrio
a
. Isso gera concentrações de
, muito baixas, resultando em condutividade elétrica ínfima. Na prática, se aplicarmos tensão num eletrolisador com água puríssima, a corrente será quase nula e não haverá evolução significativa de gases.
Passo 3
Para viabilizar a eletrólise acrescenta-se um eletrólito forte para aumentar drasticamente a concentração de cargas livres (íons) e, assim, reduzir a resistência do meio. Ao adicionar, por exemplo,
ou
, a condutividade salta para dezenas ou centenas de milisiemens por centímetro, permitindo que a corrente flua até nos potenciais necessários para decompor a água em
e
.
Passo 4
Os eletrólitos ideais devem satisfazer:
- serem eletrólitos fortes (dissociação quase completa) para fornecer muitos íons;
- ser quimicamente estáveis no intervalo de potenciais usado, ou seja, não oxidar nem reduzir antes da água;
- ter alta solubilidade em água e não formar precipitados;
- não gerar subprodutos indesejados nem corroer os eletrodos.
Acidificantes comuns:
,
(ácidos fortes).
Basificantes comuns: ,
(bases fortes).
Sais neutros também são usados se não participarem de reações eletroquímicas secundárias.
Basificantes comuns:
Sais neutros também são usados se não participarem de reações eletroquímicas secundárias.
Resposta
Sim, em princípio é possível eletrólisar água pura, mas sua condutividade natural é tão baixa que praticamente não circula corrente. Por isso adiciona-se um eletrólito forte (ácido, base ou sal) que:
- dissocia-se completamente, aumentando a concentração de íons;
- é estável nos potenciais de eletrólise da água;
- não forma precipitados nem causa corrosão;
- não introduz reações secundárias indesejadas.