Descarga seletiva de cátions e ânions

Sempre que uma eletrólise em meio aquoso está sendo realizada, a descarga seletiva de cátions e ânions é fundamental, pois, no meio (solução) em que o processo está ocorrendo, sempre existem dois cátions e dois ânions.

Como a eletrólise ocorre em meio aquoso, a água fornece o cátion hidrônio (H⁺) e o ânion hidróxido (OH^-). O outro cátion e o outro ânion pertencem geralmente a um sal inorgânico que foi dissolvido na água, o que favorece a dissociação ou liberação de íons por parte do sal.

O termo descarga seletiva de cátions e ânions é utilizado porque apenas um dos dois cátions e um dos ânions presentes na solução serão influenciados pela corrente elétrica fornecida durante a realização da eletrólise.

Durante a eletrólise, o cátion sofre redução, e o ânion sofre oxidação. Na eletrólise em meio aquoso, apenas um dos cátions presentes sofrerá redução, assim como apenas um dos ânions sofrerá a oxidação, o que caracteriza a descarga seletiva.

Qual dos cátions sofrerá descarga seletiva?

Para saber se o hidrônio ou o outro cátion presente na solução sofrerá descarga seletiva, basta conhecer a ordem decrescente de prioridade seletiva:

Qualquer outro cátion > H⁺ > famílias IA, IIA ou IIIA

Quanto maior a eletropositividade do cátion, menor a chance de ele sofrer a descarga.

a) Quando o hidrônio (H+) sofre descarga seletiva

Quando o cátion hidrônio descarrega de forma seletiva, forma a substância simples gás hidrogênio (H2) em decorrência da redução, na qual o cátion recebe elétrons, como representado a seguir:

2 H+ + 2 e → H_2(g)

b) Quando o ânion diferente do hidrônio sofre descarga seletiva

Quando um cátion (Y⁺) diferente do hidrônio descarrega de forma seletiva, forma uma substância simples metálica (geralmente sólida, com exceção do mercúrio, que é líquido), também em decorrência do fenômeno da redução, como representado a seguir:

Y⁺ + e → Y_(s)

Qual dos ânions sofre descarga?

Para saber se o hidróxido ou o outro ânion presente na solução sofrerá descarga seletiva, basta conhecer a ordem decrescente de prioridade seletiva:

Ânions não oxigenados > OH^-> Ânions oxigenados ou o Fluoreto (F^-)

Quanto maior a eletronegatividade do ânion, menor a chance de ele sofrer a descarga.

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a) Quando o hidróxido (OH-) sofre descarga seletiva

Quando o ânion hidróxido descarrega de forma seletiva, forma a substância simples gás oxigênio (O₂) e a substância composta água em decorrência da oxidação, na qual o ânion perde elétrons, como representado a seguir:

2 OH^- → ½ O_2(g) + 2e + 1 H₂O

b) Quando o ânion diferente do hidróxido sofre descarga seletiva

Quando um ânion (X^-) diferente do hidróxido descarrega de forma seletiva, forma uma substância simples ametálica (líquida se for o mercúrio, gasosa se for flúor ou cloro, e sólida se for qualquer outra) também em decorrência do fenômeno da oxidação, como representado a seguir:

2X^- → X₂ + 2e

OBS.: Comumente as substâncias simples originadas por ametais apresentam índice 2, como na equação acima.

Exemplos de aplicação da descarga seletiva de cátions e ânions

→ Eletrólise em meio aquoso do cloreto de cobre II (CuCl₂)

O sal cloreto de cobre II, em meio aquoso, dissocia-se e libera o cátion cobre II (Cu⁺²) e o ânion cloreto (Cl^-), e a água fornece o cátion hidrônio (H⁺) e o ânion hidróxido (OH^-). Com base na descarga seletiva, temos:

Redução: O cation cobre II sofre redução porque não pertence às famílias IA, IIA e IIIA. Veja a equação que representa o processo:

Cu²⁺ + 2e → Cu_(s)

Oxidação: O ânion cloreto (Cl^-) sofre oxidação porque é um ânion não oxigenado. Veja a equação que representa o processo:

2 Cl^- → 2 e + Cl_2(g)

→ Eletrólise em meio aquoso do iodeto de potássio (KI)

O sal iodeto de potássio, em meio aquoso, dissocia-se e libera o cátion potássio (K⁺) e o ânion iodeto (l^-), e a água fornece o cátion hidrônio (H⁺) e o ânion hidróxido (OH^-). Com base na descarga seletiva, temos: