La electrólisis es un reacción química no espontánea que implica una reacción de oxidación-reducción, que es provocada por una corriente eléctrica.
Para que tenga lugar la electrólisis, la corriente eléctrica involucrada debe ser continua y tener un voltaje suficiente.
Para que los iones involucrados tengan libertad en el movimiento que realizan, la electrólisis puede ocurrir por fusión (electrólisis ígnea) o por disolución (electrólisis en solución).
Aplicaciones de electrólisis
Muchos materiales y compuestos químicos se producen a partir del proceso de electrólisis, por ejemplo:
- aluminio y cobre
- hidrógeno y cloro en cilindro
- bisutería (proceso de galvanización)
- olla a presión
- rueda de magnesio (tapacubos de coche).
Leyes de la electrólisis
Las leyes de la electrólisis fueron desarrolladas por el físico y químico inglés Michael de Faraday (1791-1867). Ambas leyes rigen los aspectos cuantitativos de la electrólisis.
LA primera ley de la electrólisis tiene la siguiente declaración:
“La masa de un elemento, depositada durante el proceso de electrólisis, es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la celda electrolítica.”.
Q = yo. t
Dónde,
Q: carga eléctrica (C)
I: intensidad de la corriente eléctrica (A)
t: intervalo de tiempo de paso de la (s) corriente (s) eléctrica
LA segunda ley de la electrólisis tiene la siguiente declaración:
“Las masas de varios elementos, cuando se depositan durante la electrólisis por la misma cantidad de electricidad, son directamente proporcionales a sus equivalentes químicos.”.
M = K. Y
Dónde,
METRO: masa de sustancia
K: proporcionalmente constante
Y: gramo equivalente de sustancia
Obtenga más información en el artículo: La constante de Faraday.
Clasificación
El proceso de electrólisis puede ocurrir por fusión o disolución:
Electrólisis ígnea
La electrólisis ígnea es la que se procesa a partir de un electrolito fundido, es decir, mediante el proceso de Fusión.
Como ejemplo, usemos NaCl (cloruro de sodio). Cuando calentamos la sustancia a 808 ° C, se fusiona y los iones presentes (Na+ y Cl-) comienzan a tener una mayor libertad de movimiento, en estado líquido.
Cuando a corriente eléctrica pasa a la celda electrolítica, los cationes Na+ son atraídas por el polo negativo, llamado cátodo. Ya los aniones de Cl-, son atraídos por el polo positivo o el ánodo.
En el caso de Na+ se produce una reacción de reducción, mientras que en Cl-, hay una reacción de oxidación.
Esquema de electrólisis de NaCl ígneo
Electrólisis acuosa
En la electrólisis acuosa, el disolvente ionizante utilizado es agua. En solución acuosa, la electrólisis se puede realizar con electrodos invertidos o electrodos activos (o reactivos).
Electrodos inertes: el agua de la solución se ioniza según la ecuación:
H2O ↔ H+ + OH-
Con el disociación de NaCl tenemos:
NaCl → Na+ + Cl-
Por lo tanto, los cationes H+ y en+ se puede descargar en el polo negativo, mientras que los aniones OH- y Cl- se puede descargar en el polo positivo.
Esquema de electrólisis acuosa de NaCl
En los cationes hay una reacción de reducción (reducción catódica), mientras que en los aniones, una reacción de oxidación (oxidación anódica).
Entonces tenemos la reacción de electrólisis:
2 NaCl + 2 H2O → 2 en+ + 2 OH- + H2 + Cl2
De esto, podemos concluir que las moléculas de NaOH permanecen en solución, mientras que H2 se libera en el polo negativo y el Cl2, en el polo positivo.
Este proceso dará como resultado la ecuación equivalente:
2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
Electrodos activos: en este caso, los electrodos activos participan en la electrólisis, sin embargo, sufren corrosión.
Como ejemplo, tenemos la electrólisis en solución acuosa de sulfato de cobre (CuSO4):
CUSO4 → Cu2 + SO 2-4
H2O → H+ + OH-
Esquema de electrólisis acuosa CuSO4
En este caso, el ánodo de cobre se corroerá:
Culo0 → Cu2+ + 2e-
Esto se debe a que, de acuerdo con los potenciales estándar de los electrodos, a la corriente eléctrica le resulta más fácil eliminar los electrones del Cu0 que el sistema operativo 2-4 o de oh-.
Por lo tanto, en el polo negativo, ocurre la siguiente reacción de electrólisis:
2e- + Cu2+ → Cu
En el polo positivo, tenemos la reacción de electrólisis:
Cu → Cu2+ + 2e-
Finalmente, cuando sumamos las dos ecuaciones de electrólisis, tenemos cero como resultado.
¿Quieres saber más sobre el tema? Lea los artículos:
- Ion, catión y anión
- Reacciones químicas
- reacciones de oxidación-reducción
Batería y electrólisis
La electrólisis se basa en un fenómeno inverso al de la batería. En la electrólisis, el proceso no es espontáneo, como ocurre en las baterías. En otras palabras, la electrólisis convierte la energía eléctrica en energía química, mientras que la célula genera energía eléctrica a partir de la energía química.
conocer más sobre Electroquímica.
Ejercicios
1. (Ulbra-RS) El potasio metálico se puede producir mediante la electrólisis ígnea del cloruro de potasio. De esa declaración, marque la alternativa correcta.
a) La electrólisis es un proceso que involucra reacciones de oxidación-reducción y reducción motivadas por corriente eléctrica.
b) La electrólisis ígnea del cloruro de potasio tiene lugar a temperatura ambiente.
c) El potasio se encuentra en la naturaleza en forma reducida (K0).
d) La reacción de electrólisis es aquella que tiene lugar con la ayuda de radiación ultravioleta.
e) En el proceso de electrólisis del cloruro de potasio, para obtener potasio metálico, se produce la transferencia de electrones del potasio al cloro.
Alternativa a
2. (UFRGS-RS) En el cátodo de una celda de electrólisis siempre hay:
a) Deposición de metales.
b) Una semirreacción de reducción.
c) Producción de corriente eléctrica.
d) Liberación de gas hidrógeno.
e) Corrosión química.
Alternativa b
3. (Unifor-CE) Las siguientes proposiciones están relacionadas con la electrólisis:
I. Las reacciones de electrólisis ocurren con el consumo de energía eléctrica.
II. Las soluciones acuosas de glucosa no se pueden electrolizar porque no conducen una corriente eléctrica.
III. En la electrólisis de soluciones salinas, los cationes metálicos se oxidan.
Solo podemos decir eso:
a) Tengo razón.
b) II es correcto.
c) III es correcto.
d) I y II son correctos.
e) II y III son correctas.
Alternativa
4. (FEI-SP) Dos estudiantes de Química realizaron electrólisis de BaCl2; el primero acuoso y el segundo ardiente. Respecto al resultado, podemos decir que ambos obtuvieron:
a) H2 es el2 en los ánodos.
b) H2 y Ba en los ánodos.
c) Cl2 y Ba en los electrodos.
d) H2 en los cátodos.
e) Cl2 en los ánodos.
Alternativa y
5. (Vunesp) "Piscina sin Química”Es un anuncio relacionado con el tratamiento del agua. Se sabe, sin embargo, que el tratamiento consiste en añadir cloruro de sodio al agua y pasar este agua a través de un recipiente equipado con electrodos de cobre y platino conectados a un cable carro.
a) Basándose en esta información, analice si el mensaje publicitario es correcto
b) Considerando los electrodos inertes, escriba las ecuaciones de las reacciones involucradas que justifiquen la respuesta anterior.
a) El mensaje publicitario no es correcto, ya que habrá formación de productos químicos.
b) 2 NaCl + 2H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2 (reacción que forma cloro, útil en el tratamiento del agua de la piscina)
2 NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O (reacción que forma NaClO, un bactericida fuerte)
