O processo eletrolítico consiste em fazer passar uma corrente elétrica através de um eletrólito, entre dois elétrodos condutores denominados ânodo e cátodo. É nos elétrodos que ocorrem as reações.
Quando ligamos os elétrodos a uma fonte de energia (gerador de corrente contínua), o elétrodo ligado ao polo positivo do gerador é o ânodo e o elétrodo ligado ao polo negativo do gerador é o cátodo.
Uma reação de eletrólise pode ser considerada como o conjunto de duas meias-reações: uma oxidação anódica e uma redução catódica.
Para explicar as reações nos elétrodos, consideraremos o cloreto de sódio fundido, uma vez que contém apenas dois tipos de iões. Utilizam-se elétrodos inertes, o que significa que não reagem quimicamente com os iões de sódio e cloro.
Os iões de sódio (+), ou catiões, são atraídos para o elétrodo negativo (cátodo). O cátodo torna-se negativo devido à ação da fonte que lhe bombeia eletrões.
Os eletrões do cátodo encontram-se num estado de elevada energia potencial. O ião de sódio tem carga positiva, o que significa que atrai eletrões e que um eletrão de um átomo de sódio teria uma energia potencial inferior à de um eletrão do cátodo. Por conseguinte, os eletrões do cátodo deslocam-se em direção ao cátion, devido à diferença de energia potencial. No cátodo, os iões de sódio transformam-se em átomos de sódio através da adição de um eletrão. Trata-se de uma reação química e pode ser representada pela seguinte equação:
Na+ + e− → Na0
Esta reação química representa um ganho de eletrões; por conseguinte, o sódio sofreu uma redução e passou para o estado metálico; assim, a reação química que ocorre sempre no cátodo é de redução.
O ânodo é positivo, uma vez que a fonte lhe retira eletrões e, além disso, atrai iões cloreto (-) ou aniões. No ânodo, os eletrões possuem baixa energia potencial. Por outro lado, os eletrões externos do ião cloreto encontram-se num
estado de elevada energia potencial. Quando os iões cloreto chegam ao ânodo, fornecem-lhe eletrões. Os eletrões passam de um estado de elevada energia potencial para um de baixa energia potencial. A reação ocorrida no ânodo pode ser representada por outra equação:
2Cl− → Cl₂ + 2e−
Os iões cloreto perdem eletrões, transformando-se em átomos de cloro, que, por sua vez, formam moléculas de cloro gasoso. A reação anódica é sempre de oxidação.
As reações de oxidação e redução ocorrem simultaneamente, mas separadamente, uma vez que têm lugar em pontos diferentes. A fonte não produz eletrões, apenas os transporta de um local para outro; assim, os eletrões que a fonte fornece ao cátodo provêm do ânodo. A função da fonte é elevar a energia potencial dos eletrões do cátodo.
Estas reações nos elétrodos são denominadas semirreações, e a reação global da eletrólise do cloreto de sódio é:
2Na+ + 2Cl− → 2Na0 + Cl2
A natureza das reações do elétrodo depende da diferença de potencial ou da tensão aplicada.
Fonte: FES-CUAUTITLÁN Mtro. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO R.