Prof. Dr. Helder Anibal Hermini
UNICAMP-FEM-DPM
Dissociação Eletrolítica
Segundo Arrhenius, quando se
dissolve em água um ácido, uma base ou um
sal, ocorre a dissociação eletrolítica. Dessa
dissociação se obtém os cátions (carga
positiva) e os ânions (carga negativa).
Svante August Arrhenius
Dissociação Eletrolítica
• Nas SOLUÇÕES ÁCIDAS, as moléculas de ácido dissolvido na
água se dividem em cátions de hidrogênio (H+) e ânions. O grau
de acidez de uma solução depende da menor ou maior
concentração de íons H+ na solução.
• Nas SOLUÇÕES BÁSICAS as moléculas se dividem em cátions
(geralmente, íons metálicos) e ânions hidroxila (OH-). O grau de
alcalinidade de uma solução depende da menor ou maior
concentração de íons H+ na solução.
• Nas SOLUÇÕES SALINAS as moléculas se dividem em cátions
(geralmente, íons metálicos) e ânions. O grau de alcalinidade de
uma solução depende da menor ou maior concentração de íons H+
na solução.
Dissociação Eletrolítica
• Na dissociação eletrolítica, as soluções
permanecem eletricamente neutras, pois:
Q
positivas
  Q negativas
• O Grau de dissociação de uma solução é definido
como a relação entre o número de moléculas
dissociadas e o número de moléculas dissolvidas.
Eletrólise
•Consiste em uma reação de óxi-redução
não espontânea. É o inverso de uma
pilha. Na eletrólise há a necessidade de
uma fonte externa de corrente elétrica
(contínua) para que uma reação não
espontânea ocorra.
•O recipiente em que se realiza a eletrólise
recebe o nome de célula eletrolítica ou
cuba eletrolítica.
•O eletrólito, ou substância que conduz
eletricidade, deve ser um composto iônico
líquido (fundido), ou então em solução.
Pode ser um composto molecular, desde
que este se ionize quando em solução.
Eletrólise
•Os íons negativos são atraídos pelo pólo
(+) (ânodo), onde irão perder elétrons
(oxidação). Os elétrons cedidos ao pólo
migram através do circuito externo até o
pólo (-) (cátodo). Lá, estes serão “ganhos”
pelos íons positivos (redução).
•O transporte de íons dá lugar à corrente
no líquido com transporte de matéria.
Portanto, se numa solução eletrolítica
se encontram cátions de um certo
metal, estes, à passagem de uma
corrente contínua conveniente, vão se
depositar aderindo ao cátodo.
Eletrólise Ígnea
Um composto iônico, no
estado
sólido,
não
sofre
eletrólise, já que não possui
íons livres. Uma forma de
liberar os íons deste composto é
aquecê-los até a fusão. A
eletrólise que ocorre, nessas
condições, é chamada eletrólise
ígnea (igneus = inflamado,
ardente).
Aplicações da Eletrólise na
Indústria Eletroquímica
Galvanoplastia;
Purificação de metais;
Extração dos metais de seus minerais.
GALVANOPLASTIA
Serve para reproduzir um objeto de uma certa
espessura (uma medalha, por exemplo) por meio de deposição
metálica em uma impressão não metálica (gravação em gesso,
por exemplo) tornada condutora mediante tratamentos
(metalização, grafitação).
A impressão assim preparada imerge em uma solução
concentrada do eletrólito e se liga ao cátodo. Com o processo
de eletrólise, se pode recobrir uma camada uniforme do metal
escolhido. O ânodo é formado de um bloco do referido metal.
GALVANOSTEGIA
Consiste em recobrir um metal comum, oxidável, com uma finíssima camada de metal
mais precioso não oxidável (niquelagem, cromação, prateação, douração, etc, ...)com fins
de proteção e decoração . A quantidade de metal depositada por segundo sobre a peça em
tratamento é diretamente proporcional à intensidade da corrente aplicada. A corrente
elétrica a empregar deve ser contínua, de baixa tensão, mas de intensidade de corrente
alta.
•
O zinco, o cádmio e o chumbo são usados
normalmente quando se deseja proteção contra a
corrosão;
•
O cobre, o cromo, a prata e o ouro são muito
empregados tendo em vista efeitos decorativos;
•
A prata e a platina são usados na cobertura de
contatos elétricos;
•
O bronze, o antimônio, o Índio e o cromo nas
superfícies de atrito de mancais de maquinas.
PROCESSO ELETROLITICO PARA
PURIFICAÇÃO DE METAIS
Em tanques de madeira alcatroada, cimentada ou revestida
internamente de chumbo, coloca-se o banho eletrizante,
constituído de uma solução de 15% de sulfato de cobre em
cujo líquido se encontram livres cátions Cu+2 e ânions SO4-2.
O ânodo é constituído de um bloco de cobre para purificar,
contendo 98% aproximadamente de cobre, e o cátodo é
formado de uma fina placa de cobre puro.
A passagem da corrente contínua, os íons Cu++ se dirigem ao
cátodo onde assumindo duas cargas negativas, se depositam
no cátodo como cobre metálico.
PROCESSO ELETROLITICO PARA
PURIFICAÇÃO DE METAIS
Os
ânions sulfato SO4-2 se descarregam na placa anodica,
cedem a estas cargas negativas e reagindo com o cobre da
placa anódica restauram na solução as moléculas de CuSO4,
que torna a se ionizar em Cu++ e SO4-2.
O
cobre obtido é de alto grau de pureza (99,99 %) e é
chamado cobre eletrolítico. No fundo do tanque se depositam
os lodos contendo , muitas vezes metais preciosos: ouro, prata
e até platina, sendo que, neste caso, estes lodos anódicos são
lavados, secos, analisados, e a seguir tratados quimicamente
para extrair os metais preciosos .
EXTRAÇÃO DOS METAIS DE SEUS MINERAIS
(Extração do Alumínio)
O alumínio se extrai por
eletrólise da alumina (Al2O3) obtida do
mineral bauxita e se efetua nas
câmaras eletrolíticas denominadas
impropriamente “fornos”.
As
câmaras
constam,
essencialmente, de um grande depósito
de ferro de forma regular ou elíptica,
revestida internamente de uma
camada espessa formada por pó de
carvão, betume e pixe (cátodo) e o
ânodo pode ser constituído tanto de
um grande eletrodo de carbono
(câmaras monódicas), quanto de mais
eletrodos verticais constituídos de
blocos retangulares de carbono
(células ou câmaras de ânodos
múltiplos).
EXTRAÇÃO DOS METAIS DE SEUS MINERAIS
(Extração do Alumínio)
A alumina se dissolve, na
proporção de 5 a 6% em criolita
(fluoreto duplo de alumínio e sódio).
A criolita, que tem a função de
fundente, reduz em cerca de 1000oC
a temperatura de fusão da alumína,
que é de 2020oC.
EXTRAÇÃO DOS METAIS DE SEUS MINERAIS
(Extração do Alumínio)
O composto que se
dissocia e conduz a corrente é o
fluoreto de alumínio AlF3.
Simplificando,
pode-se
dizer que o íon Al+3 se descarrega
no cátodo, enquanto o flúor, que se
forma no ânodo, reage com a
alumina para tornar a formar
fluoreto de alumínio.
EXTRAÇÃO DOS METAIS DE SEUS MINERAIS
(Extração do Alumínio)
O
processo
continua
enquanto se mantenha
a
concentração de alumínio superior
a certos limites.
Devido ao alumínio ter
peso específico maior que a criolita
e a alumina, este se deposita no
fundo da cuba, donde é extraído
para formar os lingotes.
EXTRAÇÃO DOS METAIS DE SEUS MINERAIS
(Extração do Alumínio)
A corrente contínua (tensão de
4,5 a 5,5 V por cuba) serve tanto
como meio de aquecimento (efeito
joule), como efeito eletrolizante.
O alumínio assim obtido (95,5%)
é chamado de primeira fusão.
Para se obter alumínio puríssimo
(99,99%),
procede-se
a
sua
purificação pelo processo de eletrólise
ígnea.
A eletrólise ígnea é feita em cubas
onde o ânodo é formado por uma
placa de alumínio de primeira fusão e
o cátodo pelo refinado e o banho
eletrolizante de criolita fundida.