18.56 Uma solução aquosa diluída de NaCl é eletrolisada. Inicialmente, o gás produzido no ânodo é
puro, após um certo tempo é uma mistura de
e
e finalmente consiste em apenas
. Explique, usando equações quando for necessário.
Passo 1
O enunciado descreve a eletrólise de uma solução aquosa diluída de NaCl, em que no ânodo ocorrem duas possíveis oxidações:
. oxidação de íon cloreto gerando C
. oxidação da água gerando
O objetivo é explicar por que, no início, sai C puro, depois uma mistura C
e por fim apenas
. Para isso, vamos usar as semi-reações do ânodo, seus potenciais padrão e a equação de Nernst.
O objetivo é explicar por que, no início, sai C
Passo 2
As semi-reações oxidativas possíveis no ânodo e seus potenciais padrão de redução são:
Para oxidar, invertemos cada reação; o processo que requer menor sobrepotencial (menor tensão aplicada) ocorrerá preferencialmente.
Passo 3
Inicialmente a concentração de
no eletrolito é alta. Pelo efeito da concentração na semi-reação C
/C
, temos, para o potencial de redução:
Em condições padrão de pressão de cloro e
elevado, este potencial é menor que o de redução de
, o que significa que a oxidação de
exige menor tensão no ânodo. Logo, inicialmente evolui-se gás
puro:
Passo 4
Conforme a eletrólise prossegue,
junto à superfície do ânodo diminui. Pela equação de Nernst para
, o potencial exigido para oxidar
sobe (fica menos favorável). Chega um ponto em que esse potencial se iguala ao potencial de oxidação da água:
Nesse regime intermediário, ambas as reações podem ocorrer, gerando mistura de
e
.
Passo 5
Quando quase todo
é consumido na vizinhança do eletrodo, o potencial para oxidar o pouco que resta de
torna-se muito alto e deixa de ocorrer. Então a oxidação de água domina completamente, evoluindo unicamente
:
Resposta
Inicialmente, a alta concentração de
e o menor potencial requerido favorecem a oxidação de
em
. Com o esgotamento de
junto ao ânodo, o potencial para oxidar cloreto aumenta até igualar o de oxidação da água, produzindo uma mistura de
e
. Por fim, sem
disponível, só ocorre a oxidação da água, liberando apenas
.