Quando duas substâncias com potenciais de redução diferentes são colocadas em contado, sob condições adequadas, uma reação espontânea ocorrerá. Nesse tipo de sistema, energia é liberada e pode ser utilizada para produzir corrente elétrica. Quando utilizamos esse tipo de reação para produzir energia elétrica temos uma célula voltaica ou pilha.
A característica mais importante de um pilha é que as reações para produzir energia são espontâneas, ou seja, ocorrem sem a ação de um agente externo. Podemos também fornecer energia na forma de corrente elétrica para um sistema eletroquímico para forçar uma reação, a princípio não espontânea, a ocorrer. Nesse caso temos um processo de eletrólise, que ao contrário do que ocorre numa pilha, depende da adição de energia ao sistema para ocorrer. Podemos enxergar a eletrólise como o inverso de uma pilha.
A eletrólise é um processo útil e presente no nosso dia a dia. A bateria de nossos celulares, por exemplo, funciona como uma pilha, porém quando a recarregamos estamos realizando uma eletrólise. Existem dois tipos mais comuns de eletrólise: a eletrólise em soluções aquosas, onde os reagentes e produtos estão imersos em água podendo ela participar da reação, e temos a eletrólise ígnea, onde corrente elétrica atravessa um sólido fundido para produzir os produtos desejados.
A utilização da eletrólise ígnea remove os inconvenientes de lidar com água no sistema eletrolítico. Por exemplo, não é possível realizar a eletrólise em solução aquosa do cloreto de sódio para obter sódio metálico e cloro gasoso, isso porque o hidrogênio da água é reduzido e o oxigênio da água é oxidado, logo os produtos dessa eletrólise serão hidrogênio e oxigênio gasoso. Utilizando a eletrólise ígnea, o cloreto de sódio é fundido e então a corrente que passa através do líquido ígneo produz gás cloro e sódio metálico. Por outro lado a desvantagem do processo ígnea é o um alto custo energético envolvido não só com a corrente elétrica utilizada, mas também com o calor necessário para fundir o material sólido.
A eletrólise ígnea é aplicada na indústria de cloro e soda cáustica, onde sais de cloro fundidos são submetidos a eletrólise para produção de diversos produtos como hidróxido de sódio, cloro, hipoclorito de sódio e hidrogênio. O alumínio metálico também é produzido por eletrólise ígnea, nesse caso alumina pura (óxido de aluminio Al2O3) num banho de criolita (Na3AlF6) fundida é utilizado na produção do metal.
Os eletrodos utilizados nos processos de eletrólise são muito importantes, pois influenciam na demanda de energia do processo. Alguns eletrodos participam da reação, sendo consumidos por exemplo, nesse caso chamamos o eletrodo de ativo, caso contrário o eletrodo é inerte. O eletrodo onde ocorre a redução é chamado cátodo, pois os cátions se movem em direção a ele. Já o eletrodo onde ocorre a oxidação é chamado anodo, devido a migração de ânions em sua direção.
Referência:
SHREVE, R.N. & BRINK Jr, J.A. - Indústrias de Processos Químicos - 4ª ed. Guanabara Koogan, S.A. Rio de Janeiro, 1980.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/eletrolise-ignea/