Eletrólise por Resonância Elétrica

 A produção de hidrogênio por eletrólise, usando um componente eletrolítico tem sido um assunto de interesse para muitos pesquisadores. Além disso, diferentes aspectos da eletrólise da água foram analisados ​​em relação à movimento e comportamento dos elétrons durante o processo.  Os primeiros experimentos neste campo foram realizado por Michel Faraday, que introduziu sua primeira e segunda leis de eletrólise.


As leis de eletrólise de Faraday podem ser tratadas matematicamente pela equação (m = Q. M/F.z), onde o "m" representa a massa de hidrogênio em gramas. Ela é calculada em função da carga em coulombs, massa molar da substância, número de valência dos íons, e a constante de Faraday.

 

Note que o cálculo é realizado por meio da quantidade de elétrons que supostamente interagem com os íons da substância eletrolítica.

Então, se quisermos causar uma eletrólise do cátion e do ânion da água, teremos que dissolver algum soluto que contenha íons mais reativos que os da água, que não participem das reações envolvidas.

Geralmente é de conhecimento geral que a reação pode ser efetuada por meio da dissolução de Hidróxido de sódio, NaOH, na água, em que o cátion Na+ é mais reativo que o cátion H+ da água, e o ânion é o mesmo que o dela (OH-);

 

Pois bem, é possível calcular a quantidade de hidrogênio e oxigênio produzido por simples cálculo estequiométrico e energia envolvido, por exemplo, usando o sulfato de sódio :

Dissociação do sal: 1 Na2SO4 → 2 Na+ + 1 SO2-4  
Ionização da água: 8 H2O → 4 H3O+  + 4 OH-

Conforme se pode verificar na tabela de prioridade de descarga de íons em solução aquosa, o cátion Na+ do sulfato de sódio tem menor facilidade de descarga que o cátion H+ da água, e o ânion SO2-4 tem menor facilidade de descarga que o OH- da água. Assim, o H+ da água sofre redução no eletrodo negativo (cátodo) e produz gás hidrogênio, H2. Enquanto isso, o ânion OH- da água sofre oxidação no eletrodo positivo (ânodo), produzindo gás oxigênio, O2:

Semirreação do cátodo: 4 H3O+ + 4 e- → H2O + H2
Semirreação do ânodo: 4 OH- → 2 H2O + 1 O2 + 4 e-  

Somando-se todo esse processo, chegamos à equação global:

Dissociação do sal: 1 Na2SO4 → 2 Na+ + 1 SO2-4  
Ionização da água: 8 H2O → 4 H3O+  + 4 OH-
Semirreação do cátodo: 4 H3O+ + 4 e- →  4 H2O + 2 H2
Semirreação do ânodo: 4 OH- → 2 H2O + 1 O2 + 4 e-  

Equação global: 2 H2O → 2 H2 + 1 O2

Não se escreve a fórmula do sal na equação global porque ele não participou da reação, seus íons continuam livres em água na mesma concentração inicial. O sal serviu apenas para ajudar na condução de corrente elétrica e efetivar a eletrólise da água. Neste caso é possível saber de que "polo" cada gás sairá, sendo possível separá-los de forma simples.

 

Porém, na eletrólise por ressonância, não é possível  distinguir de qual eletrodo sai cada gás pois eles são formados no centro dos eletrodos concêntricos.

Assista o vídeo acima. Feito por mim, Enric Toledo.

 

Como é possível, então, efetuar a eletrólise sem a presença de eletrólito ? Será possível romper a ligação entre os átomos de hidrogênio e oxigênio apenas aplicando diferença de potencial entre eletrondos, sem a troca de elétrons ?

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