Eletrólise ígnea

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O metal alumínio pode ser obtido a partir da eletrólise ígnea
O metal alumínio pode ser obtido a partir da eletrólise ígnea

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por Diogo

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Entende-se por eletrólise o processo físico-químico no qual uma corrente elétrica é convertida em energia química com a formação de substâncias simples. O processo pode ser dividido em dois tipos: a eletrólise ígnea e a eletrólise em meio aquoso. Neste texto vamos dar ênfase apenas na eletrólise ígnea.

A eletrólise ígnea é o processo no qual uma substância no estado fundido (líquida) é submetida a uma corrente elétrica, resultando em duas novas substâncias, uma no cátodo (polo negativo) e outra no ânodo (polo positivo).

Na eletrólise ígnea, como em qualquer eletrólise, é necessária a presença de íons (cátions e ânions) livres no meio. O cátion é um íon deficiente em elétrons, enquanto o ânion é um íon com elétrons excedentes.

Os íons presentes na cuba eletrolítica (recipiente onde a eletrólise ocorre) são provenientes da fusão (passagem de uma substância sólida para o estado líquido por meio de aquecimento) de uma substância iônica (um sal ou uma base). Sempre que esse tipo de substância é submetido a um aquecimento, sofre dissociação (liberação de cátion e ânion).

Equação de dissociação

Íons provenientes da dissociação de um composto iônico

Quando uma corrente elétrica atinge esses íons, o cátion recebe elétrons (redução), e o ânion perde seus elétrons excedentes (oxidação). Tanto na redução quanto na oxidação de íons (X+ e Y-) teremos a formação de substâncias neutras (X e Y).

Equações de redução e oxidação

Equações gerais de redução e oxidação de íons

 

Componentes do sistema de eletrólise ígnea

Os materiais necessários para que uma eletrólise ígnea ocorra são:

  • Uma substância iônica fundida (no estado líquido);
  • Cuba eletrolítica de vidro (pode ser, por exemplo, um aquário de qualquer tamanho);
  • Uma fonte de corrente elétrica (uma bateria ou pilha, dependendo da quantidade de substância que será utilizada na eletrólise);
  • 2 fios elétricos;
  • Dois eletrodos inertes (ambos de grafite).

Esquema de eletrólise ígnea

Esquema dos componentes para realizar uma eletrólise ígnea

Reações químicas da eletrólise ígnea

Assim como em uma pilha, quando realizamos uma eletrólise ígnea, ocorrem duas reações: uma de oxidação e uma de redução:

 

  • Reação de oxidação (reação anódica):

Como na pilha, a oxidação ocorre no ânodo. Neste, a espécie que sofre oxidação, ou seja, que perde elétrons, será sempre o ânion. Veja a equação de representação desse processo:

Equação anódica

Equação de oxidação do ânion

Na equação, temos o ânion antes da seta, e a substância simples e o elétron depois.

 

  • Reação de redução (reação catódica):

Como na pilha, a redução ocorre no cátodo. Na eletrólise ígnea, a espécie que sofre redução, ou seja, que ganha elétrons, será sempre o cátion. Veja a equação de representação desse processo:

Equação catódica

Equação de oxidação do cátion

Na equação, temos o cátion e o elétron antes da seta, e a substância simples depois.

 

Exemplo de uma eletrólise ígnea

Para exemplificar, acompanhe agora o passo a passo do que ocorre na eletrólise ígnea do sal iodeto de cálcio (CaI2).

  • 1o Passo: Fundir o sal

É necessário inicialmente realizar a fusão do sal para que ele sofra o fenômeno da dissociação. 

Equação da fusão do sal

Equação da fusão do sal

No caso do iodeto de cálcio, é liberado 1 mol do cátion Ca+2 e 2 mol do ânion I- (porque na fórmula do sal temos dois iodos).

Dissociação do sal

Equação de dissociação do CaI2

OBS.: Como o composto é iônico, logo, a quantidade de um elemento será a carga do outro elemento. Assim, temos o índice 2 no iodo, logo, a carga do cálcio é +2; como temos 1 no cálcio, logo, a carga do iodo é -1.

  • 2o Passo: Passagem da corrente elétrica pelo sal dissociado;
  • 3o Passo: Oxidação no ânodo;
     

Como o I- é o ânion, ele sofre a oxidação para perder o excesso de elétrons. Vale ressaltar que temos a presença de 2 mol de I- na cuba eletrolítica, por isso, teremos a perda de 2 mol de elétrons e a formação da substância simples iodo sólido (I2(s)) – sólido porque na temperatura ambiente o iodo apresenta-se nesse estado físico.

Equação de oxidação

Equação que representa a oxidação do ânion do iodo

OBS.: A substância simples formada apresenta na sua composição dois átomos (I2) de iodo porque se trata de um elemento químico que necessita de apenas uma ligação para estabilizar-se (atingir a teoria do octeto).

  • 4o Passo: Redução no cátodo
     

Como o Ca+2 é o cátion, logo, ele sofre a redução para ganhar elétrons. Vale ressaltar que temos a presença de 1 mol de Ca+2 na cuba eletrolítica, por isso, teremos o ganho de 2 mol de elétrons e a formação da substância simples cálcio (Ca(s)).

Equação de redução

Equação que representa a redução do cátion

  • 5o Passo: Montar a equação global da eletrólise ígnea
     

Para montar a equação geral da eletrólise ígnea do iodeto de cálcio, temos que posicionar as três equações (dissociação, oxidação e redução) uma em cima da outra. Em seguida, basta cortar os itens iguais que estão à esquerda de uma equação e à direita em outra, como observado abaixo:

Equações

Equações da eletrólise do iodeto de cálcio

 Agora bastar montar uma única equação com aqueles que sobraram:

Resultado da eletrólise do iodeto de cálcio

Equação geral da eletrólise do iodeto de cálcio

 

Por Me. Diogo Lopes Dias

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