Electrólisis de cloruro de sodio ígneo. Electrólisis de sal

En el texto "Electrólisis ígnea”, Se explicó que este proceso ocurre cuando se pasa una corriente eléctrica en una sustancia fundida (en estado líquido), sin la presencia de agua y, de esta forma, el catión recibe electrones y el anión dona electrones, por lo que ambos tienen una carga eléctrica igual a cero y energía acumulado.

Para comprender mejor cómo se produce la electrólisis ígnea, consideremos uno de los ejemplos más importantes de este tipo de proceso, la electrólisis del cloruro de sodio o la sal de mesa (NaCl).

El cloruro de sodio se forma en la naturaleza mediante la transferencia de un electrón del sodio (Na) al cloro (Cl), según la siguiente reacción:

2Na (s) + 1Cl₂(g) → 2NaCl (s)

Este proceso es espontáneo, pero el proceso inverso de esta reacción no es espontáneo, es decir, la producción de cloro gaseoso (Cl₂(g) - figura siguiente) y el sodio metálico (Na (s)) no se encuentran en la naturaleza. Si queremos que esto suceda, tendremos que iniciar el proceso.

Esto se puede hacer mediante electrólisis ígnea. La sal se calienta a una temperatura superior a 800,4 ° C, que es su punto de fusión; y de esta manera se fusiona, pasando de sólido a líquido. En este estado físico, sus iones Na

⁺ y Cl^- son gratis.

La sal fundida se coloca luego en un recipiente, el recipiente electrolítico y dos electrodos inertes de platino o grafito se sumergen en el cloruro de sodio. Estos electrodos están conectados a una fuente que genera corriente eléctrica directa, como una batería o una celda.

Con el paso de la corriente eléctrica ocurre lo siguiente:

• El polo negativo de la batería o celda suministra electrones a uno de los electrodos, que se convierte en cátodo;
• Cátodo: recibe los electrones de la celda y se convierte en el polo negativo, atrayendo los cationes de Na⁺, porque las cargas opuestas se atraen. Estos iones reciben los electrones del electrodo (cátodo) y se produce su reducción, formando sodio metálico:

Reducción:A⁺_(ℓ) + y^- → En_(s)

El sodio metálico se deposita encima del electrodo y se envía a un depósito.

• Ánodo: se carga positivamente, atrayendo aniones Cl^- (por eso se llama ánodo). Estos iones pierden sus electrones cuando entran en contacto con el ánodo y, por tanto, se oxidan, formando átomos de cloro, que inmediatamente se combinan de dos en dos para formar cloro gaseoso:

Oxidación:2Cl^-_(ℓ) → 2 y^- + 1Cl₂(gramo)

Este gas burbujea alrededor del ánodo y es recogido por un tubo de vidrio adaptado al sistema.

Así, la reacción global que se produce en este caso viene dada por:

Cátodo: 2Na⁺_(ℓ) + 2e^- → 2Na_(s)
Ánodo: 2Cl^-_(ℓ) → 2 y^- + 1Cl₂(g) ____________
Reacción global: 2Na⁺_(ℓ) + 2Cl^-_(ℓ) → 2Na_(s) + 1Cl₂(gramo)

Otro aspecto importante a tener en cuenta, que se destacó al final del texto mencionado (Electrólisis ígnea), es que, para la electrólisis ocurre, la celda o batería utilizada para generar la corriente eléctrica debe tener un ddp (diferencia de potencial) igual o mayor que la diferencia de potencial del reacción.

Veamos esto en el caso de la electrólisis de cloruro de sodio que estamos considerando. Para averiguar la diferencia de potencial de esta reacción, es suficiente disminuir el potencial de reducción estándar del cátodo por el del ánodo. Esto se explica en el texto. Diferencia de potencial de una batería .

A través de la tabla de potenciales de reducción estándar (E⁰rojo), sabemos que:

A⁺_(ℓ) + y^- → En_(s) Y⁰rojo = -2,71
2Cl^-_(ℓ) → 2 y^- + 1Cl₂(g) Y⁰rojo = +1,36

Ahora, simplemente disminuya estos valores para conocer la diferencia de potencial de la reacción global:

∆Y⁰ = Y⁰_{rojo (cátodo)}  - Y⁰_{rojo (ánodo)}
∆Y⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
∆Y⁰ = - 4.07 V

Por lo tanto, esto significa que la celda o batería que se utilizará debe tener un voltaje igual o superior a 4.07V para realizar la electrólisis ígnea del cloruro de sodio.

El valor negativo solo indica que se trata de un proceso no espontáneo.. En el caso de las baterías, que es un proceso espontáneo, el valor de la fuerza electromotriz (∆E⁰) siempre da positivo.

Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química

Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm