Departamento de Engenharia Química e do Ambiente Electrólise Valentim M. B. Nunes Departamento de Engenharia Química e do Ambiente Março de 2009
Electrólise A electrólise é um processo no qual energia eléctrica é usada para forçar a ocorrência de uma reacção química não espontânea.
Electrólise do cloreto de sódio fundido A electrólise em grande escala do NaCl fundido é feita numa pilha de Downs 810 °C Ânodo: 2 Cl-(aq) Cl2(g) + 2 e- produção de cloro Cátodo: 2 Na+(aq) + 2 e- Na(l) produção de sódio
Electrólise da água Em água pura, a concentração iónica é muito baixa ([H3O+] 110-7 M), logo não há iões suficientes para a electrólise. Juntando por exemplo H2SO4 0.1 M: ânodo: 2 H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4 e- cátodo: H+ + e- 1/2 H2(g) Global: 2 H2O(l) 2 H2(g) + O2(g)
Purificação do cobre A electrólise tem ainda outras aplicações, com a extracção e purificação de metais. O cobre impuro contém impurezas como Zn, Fe, etc..)
Produção do alumínio Ânodo: 2 O2- O2 + 4 e- O processo de Hall-Héroult tornou o alumínio num metal extremamente económico e com inúmeras aplicações: construção, refrigerantes, aeronaves... Ânodo: 2 O2- O2 + 4 e- Cátodo: Al3+ + 3 e- Al(l) Global: 2 Al2O3 4 Al + 3 O2
Electrodeposição metálica A electrodeposição de um metal sobre outro tem como objectivo conferir determinadas propriedades, como aparência (exº: brilho), dureza, resistência à corrosão, etc. Au3+(aq) + 3e- Au(s)
Aspectos quantitativos: Lei de Faraday Faraday verificou que a massa de produto formado ou consumido num eléctrodo é directamente proporcional à quantidade de electricidade transferida e à massa molar. Corrente (A) tempo (s) Carga em Coulomb (C) Número de Faraday´s Nº de moles de substância oxidada ou reduzida Massa de substância oxidada ou reduzida
Lei de Faraday Exemplo: Calcular a massa de alumínio que é depositada numa electrólise, num banho contendo iões Al3+, com uma intensidade de corrente de 40 A, durante 30 minutos. Carga total = 40 C/s 30 min 60 s/min = 72000 C nº de Faradays = 72000 C / 96500 C.mol-1 0.75 mol de e- Como Al3+ + 3 e- Al nº de moles de Al = 0.75/3 = 0.25 mol massa de Al = 0.25 mol 27 g.mol-1 6.75 g