Sabe-se que a eletrólise em soluçăo aquosa é um processo com custo menor que o da eletró-lise ignea, pois nāo é necessário o gasto energé-tico para fundir os compostos. Assim, explique por que os metais sódio, magnésio e alumínio são obtidos na indústria por meio do processo de eletrólise ignea, e não por eletrólise em solução aquosa de seus sais solúveis.

Passo 1

O enunciado pergunta por que, apesar da eletrólise em solução aquosa ser energeticamente mais barata, os metais sódio, magnésio e alumínio só são obtidos industrialmente por eletrólise ígnea. Vamos usar conceitos de eletroquímica: potenciais padrão de redução e reação de eletrolisadores aquosos.

Passo 2

Em eletrólise aquosa, no cátodo concorre a redução dos íons metálicos e a redução da água. As meias-reações e seus potenciais padrão de redução (em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio) são:
\mathrm{2H_{2}O(l) + 2e^{-} \;\to\; H_{2}(g) + 2OH^{-}(aq)} \qquad E^\circ = -0{,}83\\ \mathrm{V}
\mathrm{Na^{+}(aq) + e^{-} \;\to\; Na(s)} \qquad E^\circ = -2{,}71\\ \mathrm{V}
\mathrm{Mg^{2+}(aq) + 2e^{-} \;\to\; Mg(s)} \qquad E^\circ = -2{,}37\\ \mathrm{V}
\mathrm{Al^{3+}(aq) + 3e^{-} \;\to\; Al(s)} \qquad E^\circ = -1{,}66\\ \mathrm{V}
Como a redução da água (– 0,83 V) exige menor tensão do que a redução de N a^{+}, M g^{2} ^{+} ou A l^{3} ^{+}, na prática a água é reduzida primeiro, liberando H_{2}, e não o metal desejado.

Passo 3

Se aumentarmos a tensão para forçar a redução dos metais, ocorre principalmente a eletrólise da água e formação de álcalis no cátodo. Além disso, qualquer metal depositado reagiria instantaneamente com H_{2}O\/\mathrm{OH}^{-}, formando hidróxidos (por exemplo, alumínio forma \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}), impedindo o depósito metálico puro.

Passo 4

Na eletrólise ígnea não há água, mas sim sais fundidos (por exemplo, NaCl fundido no processo de Downs, A l_{2} O_{3} dissolvido em criolita para alumínio). Sem água, cai a competição da redução de H_{2}O e só ocorre a redução dos íons metálicos, permitindo a obtenção do metal puro.

Resposta

Os potenciais padrão de redução de \mathrm{Na^+/Na}, \mathrm{Mg^{2+}/Mg} e \mathrm{Al^{3+}/Al} são muito mais negativos que o da água. Em solução aquosa, a água se reduz mais facilmente, gerando hidrogênio e íons hidróxido em vez de metal. Só na forma ígnea, sem água, consegue-se aplicar a tensão necessária para reduzir diretamente os íons metálicos e depositar o metal puro.

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