Questão 120 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar o processo de eletrólise ígnea da alumina ($Al_2O_3$), que é a principal etapa para a obtenção do alumínio metálico.

Na alumina ($Al_2O_3$), o alumínio encontra-se na forma de cátion $Al^{3+}$ e o oxigênio na forma de ânion $O^{2-}$. Para obtermos o alumínio metálico ($Al^0$), o íon $Al^{3+}$ precisa ganhar elétrons. O processo de ganho de elétrons é chamado de redução.

Em qualquer processo eletroquímico (seja pilha ou eletrólise), a redução sempre ocorre no cátodo. Podemos lembrar da regra prática "CRAO": Cátodo Reduz, Ânodo Oxida. Portanto, a obtenção do alumínio ocorre no cátodo, através da semirreação:

$Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al^0$

O enunciado nos informa que o cátodo é a caixa de aço coberta de grafita. É lá que o alumínio metálico será formado e depositado.

Por outro lado, no ânodo (barras de grafita ou carvão), ocorre a oxidação dos íons $O^{2-}$, que reagem com o carbono do eletrodo, consumindo-o e formando gás carbônico ($CO_2$), liberando elétrons no processo:

$C + 2O^{2-} \rightarrow CO_2 + 4e^-$

Esses elétrons liberados no ânodo (barras de grafita) viajam pelo circuito externo em direção ao cátodo (caixa de aço), onde serão consumidos na redução do alumínio.

Analisando as alternativas:

• A obtenção do alumínio não ocorre no ânodo, logo descartamos as alternativas que afirmam isso.
• No cátodo, ocorre a redução do alumínio, e não a redução do carvão ou a oxidação do alumínio.
• A alternativa correta descreve perfeitamente o processo: a obtenção ocorre no cátodo, impulsionada pelo fluxo de elétrons que partem do ânodo (barras de grafita) em direção ao cátodo (caixa de aço).