Veja por que o hidrogênio é coletado no cátodo durante a eletrólise do cloreto de sódio (NaCl):

Noções básicas de eletrólise

* Eletrólise: O processo de usar uma corrente elétrica para conduzir uma reação química não espontânea.
* Cátodo: O eletrodo carregado negativamente onde ocorre a redução (ganho de elétrons).
* Ânodo: O eletrodo carregado positivamente onde ocorre a oxidação (perda de elétrons).

As reações

Durante a eletrólise do NaCl, ocorrem as seguintes reações:

* No Cátodo (Redução):
* 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) Esta é a redução da água para formar gás hidrogênio.

* No ânodo (oxidação):
* 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ Esta é a oxidação de íons cloreto para formar gás cloro.

Por que hidrogênio e não sódio?

1. Série Eletroquímica: A série eletroquímica (ou série de atividades) lista os metais em ordem de reatividade. O sódio é um metal altamente reativo, o que significa que perde elétrons facilmente. O hidrogênio é menos reativo.
* É mais provável que o sódio seja oxidado (perda elétrons) no ânodo, NÃO no cátodo.
* É mais provável que o hidrogênio seja reduzido (ganhe elétrons) no cátodo.

2. Sobrepotencial: O sobrepotencial é a tensão extra necessária para superar a barreira de energia para que uma reação ocorra. O sobrepotencial para a redução de íons de sódio é significativamente maior do que para a redução de água. Isto torna a redução da água a hidrogênio o processo mais favorável no cátodo.

Em resumo

* Reatividade eletroquímica: O hidrogênio é menos reativo que o sódio, tornando mais provável que seja reduzido no cátodo.
* Sobrepotencial: O sobrepotencial de redução do hidrogênio é menor, favorecendo sua formação em relação ao sódio.

Observação: Se você usasse um cátodo de mercúrio, o potencial excessivo de redução de sódio seria reduzido e você poderia obter sódio metálico produzido no cátodo. No entanto, este é um processo altamente perigoso.