(UNICAMP 2019) A reação de evolução de oxigênio (REO) e a reação de evolução de cloro (REC)

(UNICAMP 2019) A reação de evolução de oxigênio (REO) e a reação de evolução de cloro (REC) são dois processos eletroquímicos de alta relevância na decomposição da água para a conversão da energia solar e na produção de insumos químicos, respectivamente. Realizar esses dois processos separadamente é um grande desafio quando se trata do uso de água do mar.

Assim começa o resumo de um estudo recente, em que pesquisadores investigaram a construção de um eletrodo para a eletrólise da água do mar em baixo valor de pH. Sabe-se que, nas condições avaliadas, o IrOx promove as duas reações (REO e REC) e é permeável a todas as espécies presentes na água do mar, ao passo que o MnOx não promove nenhuma das duas reações e é impermeável aos íons cloreto.

(Adaptado de The Journal of the American

Chemical Society, v. 140, p. 10270-10281, 2018.)

a) Do ponto de vista químico, por que utilizar a água do mar seria um desafio? E por que vencer esse desafio seria útil à sociedade?

b) Os pesquisadores foram bem sucedidos no objetivo experimental ao empregar os dois óxidos na construção do anodo para a eletrólise da água do mar. Complete os espaços em branco da figura abaixo utilizando as opções fornecidas, de forma a ilustrar corretamente o resultado obtido nesse estudo.

Completar utilizando as seguintes opções:

QUESTÃO ANTERIOR:
- (UNICAMP 2019) O abacateiro é originário do México e da América Central, sendo uma das plantas mais produtivas por unidade de área de cultivo.

RESOLUÇÃO:

a) Do ponto de vista químico, utilizar a água do mar apresenta dois desafios:

• diminuir o pH da água do mar (maior que 7) para um pH bem menor (próximo de 1);
• competição entre os íons Clˉ e as moléculas polares da água no anodo.

A eletrólise da água do mar é útil à sociedade, pois produz gás hidrogênio (H2) no catodo e gás oxigênio (O2) no anodo, que reagem liberando energia (reação exotérmica).

Em áreas desérticas, onde a quantidade de energia solar é elevada, ela facilita a decomposição da água do mar em H2 e O2 úteis à sociedade na produção de energia.

Nota: Na eletrólise da água do mar, utilizando uma constituição diferente do anodo, pode-se formar gás cloro, que é matéria prima na produção de insumos químicos (HCl, NaOH, NaClO, PVC).