Processo químico não espontâneo
Recebe o nome de eletrólise o processo químico que não acontece de forma espontânea. Esse procedimento ocorre a partir do envio constante de energia elétrica, resultando na chamada oxirredução, conhecida também como processo redox.
Existem dois tipos de eletrólise: a ígnea e a aquosa. Elas se diferenciam porque em uma existe o uso de água, e na outra não. Entretanto, nos dois formatos existem a presença de íons, bem como os esquemas são semelhantes.
Alguns exemplos de materiais que podem ser feitos através da eletrólise são os metais potássio, sódio e magnésio. Já alguns exemplos de materiais não metais são o flúor, o sódio e a soda caustica.
A palavra eletrólise deriva das palavras gregas "elektron", que quer dizer "eletricidade", e "lysis", que significa "decomposição". O procedimento é muito utilizado pela indústria química para criar diversos tipos de compostos e ainda para a criação de diversos materiais.
A eletrólise
Para acontecer a eletrólise necessita de uma fonte de energia, o que torna o processo não espontâneo. Um bom exemplo de processo espontâneo é da pilha, cuja função é gerar energia elétrica. Diferente dela, a eletrólise depende de um fluxo constante de energia para funcionar.
São utilizadas, então, fontes de alimentação para que isso aconteça, como baterias, pilhas ou geradores. Essa fonte de energia é quem vai fazer com que os eletrodos funcionem. Esses eletrodos são partes essenciais para o esquema da eletrólise. Eles são, na maioria das vezes, feitos de grafita (ou grafite, composto por carbono) ou de platina.
Esses materiais servem como condutores elétricos das ondas que são enviadas por fios ligados as fontes de energia. O grafite, apesar de ser um ametal, é um ótimo condutor de energia. Todo o processo acontece em um recipiente chamado de cuba eletrolítica.
Cada um desses eletrodos é composto por um tipo de energia, uma positiva e a outra negativa. A energia positiva é chamada de ânodo ou polo positivo. Já a energia negativa é chamada de cátodo ou polo negativo.
Ao serem adicionados na cuba, os materiais são atraídos pelos eletrodos de acordo com a sua carga: positivo atrai negativo, e negativo atrai positivo. Primeiro, são os compostos com energia positiva que se atraem ao eletrodo negativo, de onde eles retiram elétrons. Esses elétrons são enviados para o outro eletrodo, de onde a carga positiva atrai os compostos com energia negativa. Esse processo faz surgir um fluxo de corrente de eletricidade.
Nos casos de eletrólise aquosa, um composto é adicionado com água. Nesse processo apenas um composto de cada será atraído por cada eletrodo. O que vai ser levado em conta é qual dos compostos têm mais força frente ao outro.
Esses procedimentos fazem surgir diversos tipos de material. Em eletrólise aquosa de NaCl, mais conhecido como sal de cozinha, por exemplo, surgem três tipos de material. É inclusive desse mecanismo que surge o hidróxido de sódio, ou a soda caustica (NaOH).
A eletrólise ígnea é utilizada para obter metais alcalinos, alumínio e alcalinos terrosos. Os metais alcalinos são o potássio, o césio, o frâncio, o rubídio, o sódio e o lítio. Já os alcalinos terrosos são o magnésio, o estrôncio, o bário, o rádio, o cálcio e o berílio.
Modelo do processo de eletrólise. (Foto: Wikimedia)
Eletroquímica
O ramo da química que estuda o processo da eletrólise e os materiais obtidos a partir dele é a eletroquímica. Ela estuda os processos de transferência de elétrons com a finalidade de geração de energia elétrica a partir de energia química, e o mesmo processo de forma contrária.
Essa área de estudo é muito importante para a compreensão dos processos redox e uso dos tipos de energia geradas desses procedimentos. Os primeiros passos dessa área datam de 1800, quando o físico Anastacio Volta inventou a pilha.
Removendo ferrugem com eletrólise
Quando um ferro fica exposto por muito tempo, principalmente com acesso à água, acaba oxidando. Isso ocorre porque os metais do ferro se ligam aos átomos de oxigênio da água, o que resulta em óxido de ferro, ou a ferrugem.
Apesar de parecer complicado, é possível remover o óxido de ferro desses objetos. Alguns métodos são utilizados, entre eles, a eletrólise. Para isso, basta encher um balde plástico com água. A quantidade deve ser suficiente para submergir o objeto com óxido de ferro. Em seguida, acrescenta-se uma colher de sopa de bicarbonato de sódio para cada três litros de água.
Após mexer até que o bicarbonato dissolva, coloque dentro do balde um objeto de metal descartável. Esse objeto deve ficar apenas parcialmente submerso no balde, ou seja, é importante que parte dele fique fora da água. Não se deve utilizar aço inoxidável ou alumínio.
Será necessário um carregador de bateria automotiva, cujo lado negativo, ou preto, deve ficar ligado ao objeto enferrujado. Esse ponto onde o carregador vai ficar ligado precisa estar sem a ferrugem. Se necessário, raspe uma parte antes de conectar o carregador.
O objeto deve ficar inteiramente dentro da água, mas o fio fora do balde. Em hipótese alguma o objeto enferrujado deve tocar no objeto usado como ânodo, pois esse contato pode provocar um curto circuito.
Em seguida, o lado vermelho, ou positivo, do carregador deve ser conectado a parte que está fora da água do objeto de metal utilizado como ânodo. Essa parte que está de fora do balde não pode entrar em contato com a água em nenhum momento.
Feito esse processo, ligue o carregador de bateria. A eletrólise irá levar cerca de 20 horas. Não toque na água sem que o carregador esteja desligado. Ao final do processo basta utilizar uma bucha ou uma escovinha para remover o restante dos resíduos.