A eletrólise aquosa é um processo eletroquímico em que uma corrente elétrica provoca uma reação química não espontânea em uma solução aquosa contendo íons. Trata-se de um dos conteúdos mais importantes da eletroquímica e está presente no ENEM, vestibulares e concursos.
Esse processo possui diversas aplicações industriais, como galvanização, produção de cloro, fabricação de soda cáustica e tratamento de superfícies metálicas. Além disso, compreender a eletrólise aquosa ajuda a entender o funcionamento de muitos processos utilizados na indústria química.
Neste artigo, você aprenderá o que é eletrólise aquosa, como funciona, quais são seus tipos, exemplos práticos e exercícios resolvidos.
O que é eletrólise aquosa?
A eletrólise aquosa é um processo no qual uma corrente elétrica atravessa uma solução aquosa contendo íons, provocando uma reação química que não ocorre espontaneamente.
Diferentemente da eletrólise ígnea, o composto encontra-se dissolvido em água e não fundido.
Como a água também sofre ionização parcial, ela pode participar das reações que ocorrem nos eletrodos.
Como funciona a eletrólise aquosa?
Quando uma corrente contínua atravessa a solução, os íons movimentam-se em direção aos eletrodos.
- Os cátions migram para o cátodo.
- Os ânions migram para o ânodo.
Ao chegarem aos eletrodos, ocorrem reações de oxidação e redução.
Em algumas situações, a própria água é oxidada ou reduzida, dependendo da facilidade de reação dos íons presentes.
Componentes da eletrólise aquosa
Uma célula de eletrólise aquosa é composta por:
- fonte de corrente contínua;
- cátodo;
- ânodo;
- solução aquosa contendo eletrólitos;
- fios condutores.
A energia elétrica fornecida pela fonte permite que a reação química aconteça.
O que acontece no cátodo?
O cátodo é o eletrodo onde ocorre a redução.
Nele ocorre ganho de elétrons.
Dependendo da solução, podem acontecer duas situações:
- redução do cátion dissolvido;
- redução da água.
Exemplo de redução da água:
2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻Nesse caso ocorre formação de gás hidrogênio.
O que acontece no ânodo?
O ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação.
Nele ocorre perda de elétrons.
Também podem ocorrer duas possibilidades:
- oxidação do ânion;
- oxidação da água.
Exemplo:
2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻Nesse processo forma-se gás oxigênio.
Tipos de eletrólise aquosa
A eletrólise aquosa pode ocorrer com:
Eletrodos inertes
São eletrodos que praticamente não participam da reação química.
Os mais utilizados são:
- platina;
- grafite.
Nesse caso, apenas os íons da solução sofrem transformação.
Eletrodos ativos
Os eletrodos ativos participam da reação.
Eles podem sofrer oxidação ou dissolução durante o processo.
Um exemplo comum é o cobre utilizado na galvanoplastia.
Exemplo de eletrólise aquosa do cloreto de sódio
Um dos exemplos mais conhecidos é a eletrólise da solução aquosa de NaCl.
No cátodo:
2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻No ânodo:
2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻Equação global:
2NaCl + 2H₂O → H₂ + Cl₂ + 2NaOHProdutos obtidos:
- gás hidrogênio;
- gás cloro;
- hidróxido de sódio (soda cáustica).
Esse processo é amplamente utilizado na indústria química.
Eletrólise da água
Quando a água é submetida à eletrólise, ocorre sua decomposição.
Equação global:
2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g)Produtos:
- hidrogênio no cátodo;
- oxigênio no ânodo.
Esse processo é estudado como uma alternativa para produção de hidrogênio utilizado como combustível limpo.
Aplicações da eletrólise aquosa
A eletrólise aquosa possui inúmeras aplicações industriais.
Produção de soda cáustica
A indústria produz hidróxido de sódio por meio da eletrólise da salmoura.
Produção de cloro
O cloro obtido é utilizado na fabricação de:
- PVC;
- produtos de limpeza;
- desinfetantes;
- solventes.
Galvanização
A eletrólise permite revestir peças metálicas para aumentar sua resistência à corrosão.
Cromagem e niquelação
Peças automotivas, ferramentas e torneiras recebem revestimentos metálicos por eletrólise.
Purificação de metais
Alguns metais são refinados utilizando processos eletrolíticos.
Diferença entre eletrólise aquosa e eletrólise ígnea
| Eletrólise aquosa | Eletrólise ígnea |
|---|---|
| Ocorre em solução aquosa | Ocorre com composto fundido |
| A água participa das reações | Não há água |
| Geralmente ocorre à temperatura ambiente | Exige altas temperaturas |
| Muito utilizada na indústria química | Muito utilizada na obtenção de metais |
Diferença entre eletrólise aquosa e pilha
Esses processos apresentam diferenças importantes.
| Eletrólise aquosa | Pilha galvânica |
|---|---|
| Reação não espontânea | Reação espontânea |
| Consome energia elétrica | Produz energia elétrica |
| Energia elétrica → química | Energia química → elétrica |
| Necessita de fonte externa | Não necessita de fonte externa |
Eletrólise aquosa no ENEM
Questões sobre eletrólise aquosa costumam abordar:
- oxidação e redução;
- produção de hidrogênio;
- produção de cloro;
- eletrólise da água;
- galvanização;
- identificação dos produtos nos eletrodos.
É comum que o estudante precise identificar qual espécie será reduzida ou oxidada.
Exercícios sobre eletrólise aquosa
Exercício 1
Na eletrólise aquosa, a redução ocorre:
A) no ânodo.
B) no cátodo.
C) na solução.
D) na fonte elétrica.
Resposta: B
Exercício 2
Na eletrólise da solução aquosa de cloreto de sódio, forma-se no ânodo:
A) hidrogênio.
B) sódio metálico.
C) cloro.
D) oxigênio.
Resposta: C
Exercício 3
A eletrólise aquosa é um processo:
A) espontâneo.
B) endotérmico e espontâneo.
C) não espontâneo que necessita de corrente elétrica.
D) que ocorre apenas em metais fundidos.
Resposta: C
Aprenda mais sobre Eletroquímica no site, clique abaixo e acesse agora:
Eletrólise Ígnea: O que é, Como Funciona, Exemplos e Exercícios
Erros comuns
Ao estudar eletrólise aquosa, muitos estudantes:
- confundem eletrólise aquosa com eletrólise ígnea;
- esquecem que a água pode participar das reações;
- confundem ânodo e cátodo;
- acreditam que a reação produz energia elétrica.
Resumo rápido
| Conceito | Definição |
|---|---|
| Eletrólise aquosa | Reação química não espontânea em solução aquosa provocada por corrente elétrica |
| Cátodo | Ocorre redução (ganho de elétrons) |
| Ânodo | Ocorre oxidação (perda de elétrons) |
| Necessita de | Fonte externa de energia |
| Aplicações | Produção de cloro, soda cáustica, galvanização e purificação de metais |
Conclusão
A eletrólise aquosa é um importante processo da eletroquímica em que uma corrente elétrica provoca reações químicas em soluções aquosas. Dependendo dos íons presentes, a própria água pode participar das reações, tornando esse tipo de eletrólise diferente da eletrólise ígnea.
Além de ser um tema recorrente no ENEM e em vestibulares, a eletrólise aquosa possui inúmeras aplicações industriais, como a produção de cloro, soda cáustica, hidrogênio e revestimentos metálicos, sendo um dos processos eletroquímicos mais importantes da química moderna.