O que é eletrólise ígnea?

Eletrólise ígnea é um fenômeno químico no qual um composto iônico qualquer (sal ou base, por exemplo), após sofrer o processo de fusão (mudar do estado sólido para o estado líquido), é submetido a uma corrente elétrica externa, o que leva à produção duas novas substâncias químicas.

Quando o sal é submetido ao processo de fusão, sofre a chamada dissociação iônica, na qual ele libera um cátion e um ânion, como na equação representada abaixo:

XY_(s) → X⁺_(l) + Y^-_(l)

Após a fusão, quando a corrente elétrica passa por esse meio, os íons liberados sofrem descarga, conforme descrevemos a seguir.

• O ânion sofre oxidação, perdendo elétrons e formando uma substância simples, como representado na equação abaixo:

Y^-_(l) → Y₂ + 2 e

Nesse processo, são liberados 2 mol de elétrons, porque são necessários 2 mol de ânion Y^- para formar o Y molecular (geralmente com atomicidade 2, Y₂). Assim, sua equação pode ser escrita da seguinte forma:

2 Y^-_(l) → Y₂ + 2 e

• O cátion sofre redução, ganhando elétrons e formando uma substância simples (metálica), de acordo com a equação abaixo:

X⁺_(l) + e → X_(s)

Como o número de elétrons na oxidação deve ser igual ao número de elétrons na redução, devemos multiplicar a equação acima por 2, o que resulta em:

2 X⁺_(l) + 2 e → 2 X_(s)

A equação global que representa a eletrólise ígnea é construída a partir da soma das equações de fusão, oxidação e redução, eliminando todos os itens que se repetem no reagente de uma equação e no produto da outra.

Fusão: 2 XY_(s) → 2X⁺_(l) + 2Y^-_(l)

A equação de fusão foi multiplicada por 2 para igualar a quantidade dos íons com relação às equações de oxidação e redução.

Fusão: 2 XY_(s) → 2X⁺_(l) + 2Y^-_(l)

Oxidação: 2 Y^-_(l) → Y₂ + 2 e

Redução: 2 X⁺_(l) + 2 e → 2 X_(s)

Global da eletrólise: 2 XY_(s) → Y₂ + 2 X_(s)

Veja o passo a passo da eletrólise ígnea com alguns exemplos:

1º Exemplo: Eletrólise ígnea do cloreto de sódio (NaCl)

1ª etapa: Fusão do cloreto de sódio, por meio do aquecimento do sal.

NaCl_(s) → Na⁺_(l) + Cl^-_(l)

2ª etapa: Oxidação do cátion cloreto (Cl^-).

Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2 e

Observe que são liberados 2 mol de elétrons, porque são necessários 2 mol de ânion cloreto para formar o cloro molecular (Cl₂). Nesse sentido, a equação pode ser escrita:

2 Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2 e

3ª etapa: Redução do cátion sódio (Na⁺).

Na⁺_(l) + e → Na_(s)

Como o número de elétrons na oxidação deve ser igual ao número de elétrons na redução, devemos multiplicar a equação acima por 2, o que resulta em:

2 Na⁺_(l) + 2 e → 2 Na_(s)

4ª etapa: Reescrita da equação de fusão.

Como o número de cátion e de ânion sofreu alteração, devemos multiplicar a equação obtida na 1ª etapa por 2.

2 NaCl_(s) → 2 Na⁺_(l) + 2 Cl^-_(l)

5ª etapa: Montagem da equação global da eletrólise ígnea.

2 NaCl_(s) → 2 Na⁺_(l) + 2 Cl^-_(l)

2 Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2 e

2 Na⁺_(l) + 2 e → 2 Na_(s)

Para montar essa equação global, basta eliminar o item que aparece no reagente de uma etapa e no produto de outra, como é o caso de Na⁺, Cl^- e elétrons. Assim, a equação global será:

2 NaCl_(s) → Cl_2(g) + 2 Na_(s)

2º Exemplo: Eletrólise ígnea do brometo de alumínio (AlBr₃)

1ª etapa: Fusão do cloreto de sódio a partir do aquecimento do sal.

AlBr_3(s) → Al⁺³_(l) + 3Br^-_(l)

Como na fórmula do sal existem três átomos de bromo (Br), portanto, são liberados 3 mol do ânion brometo (Br^-).

2ª etapa: Oxidação do cátion brometo (Br^-).

3Br^-_(l) → Br_2(l) + 3 e

Nesse processo, são liberados 2 mol de elétrons, porque são necessários 2 mol de ânion brometo para formar o bromo molecular (Br₂). Assim, para igualar o número de mol do bromo, devemos utilizar o coeficiente 3/2 para o composto Br₂:

3Br^-_(l) → 3/2 Br_2(l) + 3 e

3ª etapa: Redução do cátion alumínio (Al⁺³).

Al⁺³_(l) + 3 e → Al_(s)

Como o número de elétrons na oxidação deve ser igual ao número de elétrons na redução, devemos multiplicar a equação acima por 2, resultando em:

2 Al⁺³_(l) + 6 e → 2 Al_(s)

4ª etapa: Correção da equação do brometo.

Como na equação do alumínio, seis elétrons são utilizados, assim, na equação do brometo, também devem existir seis elétrons. Para isso, devemos multiplicar a equação por 2, o que resulta em:

6 Br^-_(l) → 3 Br_2(l) + 6 e

5ª etapa: Montagem da equação global da eletrólise ígnea.

2 AlBr_3(s) → 2 Al⁺³_(l) + 6 Br^-_(l)

6 Br^-_(l) → 3 Br_2(l) + 6 e

2 Al⁺³_(l) + 6 e → 2 Al_(s)

Para montar essa equação global, basta eliminar o item que aparece no reagente de uma etapa e no produto de outra, como é o caso de Al⁺³, Br^- e elétrons. Assim, a equação global será:

2 AlBr_3(s) → 3Br_2(l) + 2 Al_(s)

Por Me. Diogo Lopes Dias