Uma solução de
foi eletrolisada, usando-se eletrodos inertes. Assumindo nenhum sobrepotencial ou apassivamento nos eletrodos, qual é o potencial mínimo que deve ser fornecido à célula para que se inicie a eletrólise?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a eletrólise de uma solução aquosa de Iodeto de Césio (CsI) com concentração de 1 molal. A gente precisa descobrir qual é o potencial mínimo que precisa ser aplicado na célula para começar a eletrólise. Para resolver isso, vamos usar conceitos de reações redox e potenciais padrão de eletrodo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece na solução de CsI. Quando o CsI se dissolve em água, ele se dissocia em íons de césio (Cs⁺) e íons de iodeto (I⁻). Durante a eletrólise, na cátodo (eletrodo negativo), ocorre redução, e no ânodo (eletrodo positivo), ocorre oxidação.
Passo 3
No cátodo, podemos ter duas possibilidades de redução:
- Redução dos íons Cs⁺: Cs⁺ + e⁻ → Cs(s)
- Redução da água: 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂(g) + 2 OH⁻
No entanto, o césio é um metal altamente reativo e não se reduz facilmente em solução aquosa. Portanto, a redução da água é a reação que vai ocorrer no cátodo.
Passo 4
No ânodo, também temos duas possibilidades de oxidação:
- Oxidação dos íons I⁻: 2 I⁻ → I₂(g) + 2 e⁻
- Oxidação da água: 2 H₂O → O₂(g) + 4 H⁺ + 4 e⁻
Aqui, a oxidação dos íons iodeto (I⁻) ocorre mais facilmente do que a oxidação da água, então essa será a reação no ânodo.
Passo 5
Agora, vamos usar os potenciais padrão de eletrodo (E°) para cada meia-reação:
- Redução da água no cátodo: 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻, E° = -0,83 V
- Oxidação dos íons I⁻ no ânodo: 2 I⁻ → I₂ + 2 e⁻, E° = +0,54 V
Passo 6
Para encontrar o potencial total da célula (E°cell), a gente subtrai o potencial do cátodo do potencial do ânodo:
Resposta
O potencial mínimo que deve ser fornecido à célula para iniciar a eletrólise é de 1,37 volts.