A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado.
No processo eletrolítico ilustrado, tem-se a seguinte reação global:
No processo eletrolítico ilustrado, tem-se a seguinte reação global:
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No processo eletrolítico ilustrado, a reação global correta é a contida na alternativa B.
A eletrólise é um processo no qual é fornecida energia elétrica a um sistema a fim de forçar a realização de uma reação química não espontânea. É o procedimento inverso ao que acontece nas pilhas e baterias, que se baseiam em reações espontâneas para gerar energia elétrica.
Uma forma de identificar um sistema eletrolítico é por meio da presença de pilhas, baterias ou outras fontes elétricas ligadas a uma célula eletroquímica, que é um dispositivo de formato normalmente retangular no qual está contido um cátodo e um ânodo mergulhados em soluções aquosas de algum eletrólito.
Na eletrólise ocorrem duas reações simultâneas, a de oxidação e a de redução. A semirreação de oxidação é a responsável por doar elétrons, enquanto a de redução recebe esses elétrons. A união dessas duas semirreações gera a reação global do processo.
Na questão, temos um sistema eletrolítico que produz hidróxido de sódio a partir do cloreto de sódio, liberando também no processo os gases cloro e hidrogênio. Como visualizado na imagem, o compartimento que contém a solução de NaCl é o responsável por doar os elétrons da reação, então é onde acontece a semirreação de oxidação:
[tex]\large 2 \ Cl_{(aq)}^{-} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2 \ e^{-} \\[/tex]
O compartimento ao lado, que contém água, recebe os elétrons, ocorrendo a semirreação de redução:
[tex]\large 2 \ H_{2}O_{(l)} + 2 \ e^{-} \rightarrow H_{2(g)} + 2 \ OH_{(aq)}^{-} \\[/tex]
Somando as duas semirreações e cortando os elétrons, chegamos na seguinte reação global:
[tex]\large 2 \ H_{2}O_{(l)} + 2 \ Cl_{(aq)}^{-} \rightarrow H_{2(g)} + Cl_{2(g)} + 2 \ OH_{(aq)}^{-} \\[/tex]
No compartimento que acontece a oxidação, apenas o ânion contido na solução eletrolítica irá reagir, enquanto o cátion será desconsiderado da reação. Como a solução é de NaCl, apenas o cloro irá reagir, por isso o sódio é cortado da reação, pois atua como íon espectador, isso é, um íon que apenas assiste o processo, sem se envolver.
Ao observar a célula eletroquímica, observa-se que há uma seta para cima (↑) e acima dela há o Cl2 e H2, isso significa que essas duas substâncias foram formadas, por isso já se pode eliminar todas as alternativas que não tem Cl2 e H2 nos produtos (A, D e E).
Restam as alternativas B e C, para identificar qual é a correta sem precisar fazer as semirreações, basta ver em qual delas é formado o íon hidróxido (OH-), pois no enunciado da questão informa que é gerado hidróxido de sódio nessa eletrólise. Apenas na alternativa B há a formação de OH-, enquanto na C não.
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