Electrólisis es un proceso físico-químico que utiliza energía eléctrica de cualquier fuente (como batería o batería) para forzar la ocurrencia de una reacción química para producir sustancias simples o compuestas que no se pueden encontrar en la naturaleza o que no se encuentran en grandes cantidades.
Representación del montaje de cualquier sistema de electrólisis.
Durante la electrólisis, un catión se reduce en el cátodo y un anión se oxida en el ánodo. Esto sucede a través de una descarga eléctrica proporcionada por una fuente externa. Así, en la electrólisis, tenemos una reacción de oxidación y reducción no espontánea.
Ahora comprenda las dos formas en que ocurre la electrólisis:
En este tipo de electrólisis, utilizamos un sustancia iónica en estado líquido en una cuba electrolítica. Cuando la sustancia iónica (XY) se fusiona, se somete al proceso de disociación, como se representa a continuación:
Luego, cuando se enciende la fuente de alimentación, el catión (X+) se mueve hacia el cátodo, y los aniones (Y-) se mueven hacia el ánodo. Con eso:
En el cátodo: los cationes reciben electrones (se reducen) y se transforman en una sustancia estable (X), proceso representado por la siguiente ecuación:
En el ánodo: Los aniones pierden electrones (se oxidan) y se convierten en una sustancia estable (X), proceso representado por la siguiente ecuación:
a) Ejemplo de electrólisis ígnea
Como ejemplo, siga ahora la electrólisis ígnea del cloruro de sodio (NaCl). Cuando el cloruro de sodio (NaCl) se fusiona, se somete al proceso de disociación, como se muestra a continuación:
Luego, cuando se enciende la fuente de energía, el catión (Na+) se mueve hacia el cátodo, y los aniones (Cl-) se mueven hacia el ánodo. Con eso:
En el cátodo: los cationes en+ reciben electrones (se reducen) y se convierten en una sustancia estable (Na, que es un metal sólido), un proceso representado por la siguiente ecuación:
En el ánodo: los aniones Cl- pierden electrones (se oxidan) y se convierten en una sustancia estable (Cl2, que es gaseoso), proceso representado por la siguiente ecuación:
Esquema que demuestra la electrólisis ígnea de NaCl
Así, en la electrólisis ígnea del cloruro de sodio, tenemos la formación de sodio metálico (Na) y cloro gaseoso (Cl2).
En este tipo de electrólisis, utilizamos una sustancia iónica disuelta en agua, dentro del tanque electrolítico. Entonces, antes de realizar la electrólisis, primero mezclamos la sustancia (generalmente una sal inorgánico) en agua para provocar su disociación (liberación de un catión y un anión), como se muestra bramido:
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La diferencia en relación con la electrólisis ígnea es que, además de los iones de la disociación, también tenemos iones de la autoionización del agua. En su autoionización, el agua produce un catión hidronio (H+) y un anión hidróxido (OH-), como en la siguiente ecuación:
Así, dentro de la cuba electrolítica, tenemos la presencia de dos cationes (uno de la sustancia iónico y uno del agua) y dos aniones (uno de la sustancia iónica y el otro de la Agua).
Para saber qué catión se moverá al cátodo y qué anión se moverá al ánodo, es necesario conocer el orden de descarga de cationes y aniones.
Para cationes:
Au> Pt> Hg> Ag> Cu> Ni> Cd> Pb> Fe> Zn> Mn> hidronio> Familia IIIA> Familia IIA> Familia IA
para aniones
Aniones no oxigenados y HSO4 > hidróxido> aniones oxigenados y F
Luego, cuando se enciende la fuente de alimentación, un catión (X+) se mueve hacia el cátodo, y uno de los aniones (Y-) se mueve hacia el ánodo.
En el cátodo: los cationes reciben electrones (se reducen) y se transforman en una sustancia estable (X), un proceso representado por la siguiente ecuación:
En el ánodo: Los aniones pierden electrones (se oxidan) y se convierten en una sustancia estable (Y), un proceso representado por la siguiente ecuación:
a) Ejemplo de electrólisis acuosa
Como ejemplo, usaremos la electrólisis acuosa de cloruro de sodio (NaCl). Cuando el cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en agua, se somete al proceso de disociación, como se muestra a continuación:
Además de la disociación del NaCl, tenemos la autoionización del agua:
Entonces tenemos los cationes H+ y en+ y los aniones OH- y Cl-. Luego, cuando se enciende la fuente de alimentación, tenemos lo siguiente:
en el cátodo: los cationes H+ recibir electrones (reducido) y convertirse en una sustancia estable (H2, que es un gas). Esto se debe a que el hidronio tiene prioridad de descarga sobre los elementos de la familia IA (en este caso, Na). El proceso está representado por la siguiente ecuación:
en el ánodo: los aniones Cl- pierden electrones (se oxidan) y se convierten en una sustancia estable (Cl2, que es gaseoso). Esto se debe a que el Cl- es un anión no oxigenado y tiene prioridad de descarga sobre el hidróxido, un proceso representado por la siguiente ecuación:
Esquema que demuestra la electrólisis acuosa de NaCl
Así, en la electrólisis acuosa del cloruro de sodio, tenemos la formación de gas hidrógeno (H2) y cloro gaseoso (Cl2).
Por mí. Diogo Lopes Dias
Química
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