La electrólisis generalmente se estudia en Electroquímica como un sistema que contiene una cuba o celda electrolítica (un recipiente). con una sustancia líquida o en solución, en la que se sumergen dos electrodos (el cátodo o polo negativo y el ánodo o polo positivo). Dichos electrodos están conectados a un generador (celda o batería) que, cuando se enciende, conduce la electricidad de un electrodo a otro a través del líquido, provocando reacciones de oxidación-reducción que transforman la energía eléctrica en energía química.
Sin embargo, cuando la electrólisis se aplica en las industrias, en la práctica no es solo una tina electroquímica con dos electrodos; sino varios tanques enormes conectados en serie, como se muestra en la imagen de apertura. Además, solo se utiliza un generador con capacidad suficiente para dar servicio a todos estos tanques, porque si se usara un generador para cada tanque, la pérdida económica haría inviable la producción industrial.
En el texto Aspectos cuantitativos de la electrólisis
se demostró que mediante la fórmula de carga eléctrica (Q = i. t) y mediante la relación de la constante de Faraday (96500 C) con las masas molares de las sustancias y con las semirreacciones catódica y anódica equilibradas, es posible determinar la masa de la sustancia que ha sido procesada u obtenida en una tina electrolítico.Esto también se puede hacer en el caso de electrólisis en serie. Pero hay dos factores que se deben tener en cuenta:
1. Dado que el generador es uno para todas las celdas electrolíticas, el tiempo (t) y la intensidad de la corriente eléctrica (i) serán los mismos para todas las celdas. Por lo tanto, la carga eléctrica (Q) también será la misma para todas las celdas;
2. La masa obtenida o transformada en cada celda será diferente, ya que las sustancias contenidas en cada uno son distintas. Esto se debe a que, por ejemplo, el ion Zn2+ requiere el doble de electrones que el ion Ag1+. Estas masas se pueden calcular usando reglas de tres o directamente usando la fórmula siguiente:
m = __METRO. Q__
q. 96500
En que:
M = masa molar de cada sustancia;
Q = carga eléctrica del sistema;
q = cargas de iones, por ejemplo, si los iones son Ag1+, el valor de q será 1.
Vea un ejemplo de cómo realizar este tipo de cálculo:
Ejemplo: Hay tres cubas electrolíticas conectadas en serie, cada una de las cuales contiene AgNO.3, CuSO4 y ZnCℓ2. Sabiendo que se depositaron 108 g de plata metálica en la primera tina, se puede concluir que también se depositaron los siguientes:
a) 31,75 g de cobre metálico.
b) 65,4 g de zinc metálico.
c) 63,5 g de cobre metálico.
d) 108 g de cobre metálico.
e) 108 g de zinc metálico.
(Masas atómicas: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).
Resolución:
A partir de la masa encontrada en la primera celda electrolítica, podemos descubrir la carga eléctrica del sistema, que es la misma para todas las celdas:
Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol
1 mol. 96500 C 108 g (masa molar)
Q 108 g (masa obtenida)
Q = 96500C
Con este valor en la mano, podemos descubrir las masas de otros metales. Esto se puede hacer mediante la regla de tres o la fórmula que se proporcionó anteriormente:
- Por regla de tres:
2.o recipiente electrolítico: 3.er recipiente electrolítico:
Culo2+ + 2e-→ Cu Zn+2 + 2e-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol
2. 96500 C 63,5 g 2. 96500 C 65,4 g
96500 cmCulo 96500 cmZn
metroCulo = 31,75 gmetroZn = 32,7 g
- Por la fórmula: m = __METRO. Q__
q. 96500
2.o recipiente electrolítico: 3.er recipiente electrolítico:
metroCulo = (63,5). (96500) metroZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
metroCulo = 31,75 gmetroZn = 32,7 g
Por tanto, la alternativa correcta es la letra “a”.
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm
