A eletrólise é um processo que acontece através de reações químicas de forma não espontânea, ou seja, apenas acontece a partir de um estímulo ou força. Esse estímulo é dado a partir de energia elétrica em um processo é chamado de oxirredução ou reações redox.
Se diferencia dos processos espontâneos, como por exemplo a pilha, pois só acontece com o consumo de energia elétrica. A pilha, por sua vez, produz eletricidade.
O processo da eletrólise é muito utilizado na indústria química. Pode ser visto na produção de metais, como o magnésio, o potássio, o sódio, o alumínio e outros.
É utilizada ainda na produção de não metais, como por exemplo o flúor, o sódio, substâncias com hidróxido sódio ou soda cáustica, entre outros.
Existem dois tipos de eletrólise: a ígnea e a aquosa. Os processos se assemelham porque ambos possuem a presença de íons. A eletrólise acontece, normalmente, na chamada cuba eletrolítica.
Processo de eletrólise
O processo de eletrólise acontece em um recipiente, chamado de cuba eletrolítica, onde existem dois eletrodos inertes. Ele recebe esse nome porque não reagem sozinhos, mas de acordo com a energia enviada.
Os eletrodos podem ser de platina ou de grafita, também chamado de grafite. Esse último, apesar de ser um ametal composto de carbono, é excelente condutor de energia elétrica.
Então, fontes de alimentação, também chamados de fontes de tensão externa ou geradores, são ligadas a esses eletrodos. Ele vai ser o responsável por gerar a quantidade ideal de energia contínua para o processo da eletrólise. A energia gerada de forma alternada não serve neste processo.
Os eletrodos são alimentados por dois polos, um positivo e outro negativo. O polo positivo é o ânodo e o negativo é o cátodo. São eles os responsáveis por determinar a polaridade dos eletrodos. A energia é enviada através de um fio condutor chamado de neo eletrodo.
Vale ressaltar que a eletrólise pode ser feita com compostos iônicos fundidos ou soluções aquosas, como sais, ácidos e bases. Esses compostos contêm cargas positivas e negativas, ou cátodos e ânodos que vão ser puxados pelos eletrodos.
No primeiro processo, o gerador puxa os ânions através do eletrodo com carga positiva, enviando-os para o eletrodo ao lado. Isso faz com que os ânions percam seus elétrons, ou seja, sofrem processo de oxidação.
Por sua vez, o outro eletrodo, com carga negativa, atrai os cátions, que são as cargas positivas. Nesse momento os cátions sofrem redução.
Eletrólise ígnea
A eletrólise ígnea é o processo de fusão que ocorre com a total ausência de água, ou seja, passa por esse processo os compostos iônicos em estado fundido. Alguns exemplos são os sais ou ácidos.
Isso acontece porque os compostos nesse estado não conduzem energia elétrica. O próprio nome “ignea” deriva do latim “igneu”, que significa “ardente”. É como esse processo de fusão acontece.
Como exemplo temos a eletrólise do NaCl, mais conhecido como o sal de cozinha. Nesse processo de fusão o Na e o Cl são esquentados até que se tornem Na+ e Cl-. Nesse estado são chamados de líquido.
É importante ressaltar que, em química, líquido não quer dizer apenas o estado líquido, como por exemplo, a água. Nesses casos, o estado líquido significa estado fundido.
Eletrólise aquosa
Na eletrólise aquosa existe a adição de água durante o procedimento, dando origem a diferentes compostos. Como exemplo, vamos ver o caso da eletrólise aquosa do NaCl.
São adicionados na cuba eletrolítica o H+ e o OH-, ocorrido do processo de auto ionização da água e o Na+ e o Cl-, dissolvido do sal. Entretanto, temos dois elementos com ânions e dois com cátions, ou seja, apenas um de cada será atraído pelos eletrodos.
Nesses casos precisamos lembrar de algumas regras. O oxigênio, ou H+, é maior do que metais da família um, ou 1A, metais da família dois, ou 2A e o alumínio. Isto é, ele é maior do que o sódio, com quem compete nesse caso.
No outro sentido temos competindo o cloro, o CL-, e o OH-. O OH- é maior apenas do que os ânions que contêm oxigênio, o que não é o caso do Cl-.
Então, o H+ irá descarregar no eletrodo negativo, enquanto o Cl- vai ser atraído para o eletrodo negativo. Nesses dois casos essas reações irão gerar um tipo de gás: no primeiro o gás hidrogênio, e no segundo, o gás cloro.
Esses gases então irão evaporar, deixando na cuba eletrolítica as duas substâncias restantes, que são o Na+ e o OH-. Esse resultado faz surgir o hidróxido de sódio (NaOH), mais conhecido como soda caustica. Ao final de um único processo três produtos são formados.
Veja outro exemplo do processo de eletrólise aquosa: