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:
Como a redução da água (–
V) exige menor tensão do que a redução de N
, M
ou A
, na prática a água é reduzida primeiro, liberando
, 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
, formando hidróxidos (por exemplo, alumínio forma
), 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
dissolvido em criolita para alumínio). Sem água, cai a competição da redução de
O e só ocorre a redução dos íons metálicos, permitindo a obtenção do metal puro.
Resposta
Os potenciais padrão de redução de
,
e
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.