Sobre os processos de eletrólise aplicados: Considere os processos de eletrólise de sal fundido e aquosa do cloreto de magnésio, MgCl2. Qual é a f.e.m. mínima necessária em cada caso?
f.e.m. = Força Eletromotriz

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 ( MgCl2) 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 MgCl2 fundido. Quando ele está fundido, ou seja, em estado líquido puro, as únicas espécies presentes são os íons magnésio ( Mg^2+) e os íons cloreto ( Cl^-).
No cátodo (polo negativo), os íons Mg^2+ vão ganhar elétrons para formar magnésio metálico:
Mg^2+ + 2 e^- Mg(s) E^circ = -2,37,V
No ânodo (polo positivo), os íons Cl^- vão perder elétrons para formar cloro gasoso:
2 Cl^- Cl2(g) + 2 e^- E^circ = -1,36,V

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:
fem = E^circcátodo - E^circânodo = (-2,37,V) - (-1,36,V) = -1,01,V áâ
Como a f.e.m. representa uma tensão necessária, consideramos o valor absoluto:
fem = 1,01,V

Passo 4

Agora, vamos considerar a eletrólise da solução aquosa de MgCl2. Aqui, além dos íons Mg^2+ e Cl^-, temos água ( H2O) no meio.
No cátodo, além da redução dos íons Mg^2+ para magnésio metálico, a água pode ser reduzida para hidrogênio gasoso:
2 H2O + 2 e^- H2(g) + 2 OH^- E^circ = -0,83,V
Comparando com o potencial de redução do Mg^2+ (-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 Cl^-:
2 Cl^- Cl2(g) + 2 e^- E^circ = -1,36,V

Passo 5

Agora, calculamos a f.e.m. mínima necessária para a solução aquosa:
fem = E^circcátodo - E^circânodo = (-0,83,V) - (-1,36,V) = 0,53,V áâ

Resposta

A força eletromotriz mínima necessária para a eletrólise de MgCl2 é de 1,01 V no estado fundido e 0,53 V na solução aquosa.

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