Uma solução de CsI(aq) 1 m 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:
  1. Redução dos íons Cs⁺: Cs⁺ + e⁻ → Cs(s)
  2. 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:
  1. Oxidação dos íons I⁻: 2 I⁻ → I₂(g) + 2 e⁻
  2. 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:
E°cell = E°ânodo - E°cátodo âá
E°cell = 0,54,V - (-0,83,V)
E°cell = 1,37,V

Resposta

O potencial mínimo que deve ser fornecido à célula para iniciar a eletrólise é de 1,37 volts.

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