Eletrólise ígnea

Eletrólise ígnea do cloreto de sódio.

Eletrólise ígnea é uma reação química de eletrólise, isto é, a separação de elementos químicos de um composto, feita com o eletrólito fundido, não ocorrendo sobre a solução do eletrólito. O termo ígnea vem do latim igneu, significando ardente. Na eletrólise ígnea utilizam-se eletrodos inertes que possuam elevado ponto de fusão, comumente de platina ou grafita.

O processo da eletrólise ígnea é utilizado para obter metais alcalinos, alcalino terrosos e alumínio, pois seus cátions não perdem a carga no estado líquido.

Eletrólise do cloreto de sódio fundido

O cloreto de sódio funde a 808°C e torna-se condutor de corrente elétrica. Passando-se uma corrente elétrica contínua por este líquido, geralmente a 808°C, produz-se a eletrólise deste sal. Neste processo são produzidos o gás cloro (altamente tóxico) e o sódio metálico em forma líquida nesta temperatura. O cloro pode ser recolhido em solução de soda cáustica para produção do hipoclorito de sódio, e o sódio metálico deve ser muito cuidadosamente manipulado pois reage violentamente com água causando explosões, produzindo hidróxido de sódio e gás hidrogênio.

A reação se processa com as seguintes reações:

$\text{NaCl}⟶\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{+}}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\text{-}}$

Os íons Cl^1- se dirigem para o ânodo (polo positivo), perdem seus elétrons e são transformados em gás cloro, Cl₂:

$2\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\text{-}}⟶\text{Cl2}+2{\mathrm{e}}^{\text{-}}$ (reação de oxidação)

Os íons Na¹⁺ se dirigem para o cátodo (polo negativo), recebem um elétron e são transformados em sódio metálico (Na⁰).

Assim, equilibrando as cargas, por multiplicação da equação de oxidação.

$2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{+}}+2{\mathrm{e}}^{\text{-}}⟶2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{0}}$ (reação de redução)

A equação global desta eletrólise é dada pela soma das reações de dissociação do sal e das reações que ocorrem nos eletrodos.

$2\text{NaCl}⟶2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{+}}+2\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\text{-}}$

$2\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\text{-}}⟶\text{Cl2}+2{\mathrm{e}}^{\text{-}}$ (reação de oxidação)

$2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{+}}+2{\mathrm{e}}^{\text{-}}⟶2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{0}}$ (reação de redução)

Tendo-se, finalmente, a reação global:

$2\text{NaCl}⟶\text{Cl2}+2\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{\mathrm{0}}$

Eletrólise da bauxita fundida

Obtém-se alumínio a partir da bauxita (Al₂O₃). Em condições normais a bauxita tem ponto de fusão de 2072 °C. Com o acréscimo de criolita (Na₃AlF₆) como fundente, a temperatura de fusão desta mistura cai para 1000 °C.

A alumina se dissocia:

$\text{Al2O3}⟶2\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{3}}\mathrm{+}+3{\mathrm{O}}^{\mathrm{2}\text{-}}$

No eletrodo negativo ocorre a seguinte reação:

$4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{3}}\mathrm{+}+12{\mathrm{e}}^{\text{-}}⟶4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{0}}$

Enquanto no eletrodo positivo:

$6{\mathrm{O}}^{\mathrm{2}\text{-}}⟶3\text{O2}+12{\mathrm{e}}^{\text{-}}$

A equação global apresenta-se como:

$2\text{Al2O3}⟶4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}+6{\mathrm{O}}^{\mathrm{2}\text{-}}$

$4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}+12{\mathrm{e}}^{\text{-}}⟶4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{0}}$

$6{\mathrm{O}}^{\mathrm{2}\text{-}}⟶3\text{O2}+12{\mathrm{e}}^{\text{-}}$

$2\text{Al2O3}⟶4\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{\mathrm{0}}+3\text{O2}$

O oxigênio gasoso formado na oxidação reage com o carbono do eletrodo de grafita produzindo CO₂.

Outras aplicações

Existem métodos para a preparação de cloreto de manganês e manganês a partir da eletrólise ígnea de cloreto de manganês.

A eletrólise ígnea de óxidos é pensada como sendo uma solução para a obtenção tanto de metais quanto de oxigênio na exploração de outros corpos celestes, como no ambiente lunar.