Sobre os processos de eletrólise aplicados: Considere os processos de eletrólise de sal fundido e aquosa do cloreto de magnésio,
. Qual é a f.e.m. mínima necessária em cada caso?
f.e.m.
Força Eletromotriz
f.e.m.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente precisa descobrir a força eletromotriz mínima (f.e.m.) necessária para realizar a eletrólise do cloreto de magnésio (
) em dois ambientes: fundido e aquoso. Para isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especialmente sobre potenciais de eletrodo e reações de oxidação e redução.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar a eletrólise do
fundido. Quando ele está fundido, ou seja, em estado líquido puro, as únicas espécies presentes são os íons magnésio (
) e os íons cloreto (
).
No cátodo (polo negativo), os íons
vão ganhar elétrons para formar magnésio metálico:
No ânodo (polo positivo), os íons
vão perder elétrons para formar cloro gasoso:
Passo 3
A f.e.m. mínima necessária para a eletrólise é a diferença entre os potenciais de redução do cátodo e do ânodo. Isso porque precisamos “forçar” as reações a acontecerem.
Então, calculamos:
Como a f.e.m. representa uma tensão necessária, consideramos o valor absoluto:
Passo 4
Agora, vamos considerar a eletrólise da solução aquosa de
. Aqui, além dos íons
e
, temos água (
) no meio.
No cátodo, além da redução dos íons
para magnésio metálico, a água pode ser reduzida para hidrogênio gasoso:
Comparando com o potencial de redução do
(-2,37 V), a água tem um potencial menos negativo, o que significa que a redução da água ocorre mais facilmente. Então, no cátodo, preferimos a formação de hidrogênio.
No ânodo, a situação continua a mesma com os íons
:
Passo 5
Agora, calculamos a f.e.m. mínima necessária para a solução aquosa:
Resposta
A força eletromotriz mínima necessária para a eletrólise de
é de 1,01 V no estado fundido e 0,53 V na solução aquosa.