Electrólisis acuosa: que es, como, ejercicios.

LA electrólisis acuosa es una reacción quimica de óxidoreduccioón no espontáneo que ocurre con el paso de corriente eléctrica a través de una solución de iones disuelto en Agua. Para entenderlo bien, es importante saber qué es la electrólisis en sí. ¡Seguimiento!

Vea también: ¿Qué es la electrólisis ígnea??

¿Qué es la electrólisis y para qué sirve?

Electrólisis es el nombre que se le da a la reacción química redox que se produce por el paso de una corriente eléctrica. Esta reacción puede ocurrir de dos maneras: a electrólisis ígnea y el electrólisis en solución iónica acuosa. Este último nos interesa en este texto.

En ambos tipos de electrólisis hay iones, el diferencia es que, en el primer tipo, el compuesto iónico es emitir y no hay agua en el proceso, y en el segundo, como su nombre lo dice, el compuesto iónico es disuelto en agua.

La electrólisis es un proceso químico utilizado para obtención de elementos químicos (como rieles, hidrógeno, berilio, cloro, entre otros), para el proceso de galvanizado

, como el cromado y el niquelado, y también para el purificación electrolítica de metales. Si tiene curiosidad sobre este tema, lea nuestro texto: Concepto de electrólisis.

Proceso de galvanizado de estructuras metálicas en baño de zinc.

Electrólisis acuosa

En la electrólisis acuosa, tenemos un compuesto iónico disuelto en agua, y este, por disociación o ionización, libera sus iones en la solución, permitiendo el paso de la corriente eléctrica. Además de los iones liberados por el compuesto iónico, debemos tener en cuenta los iones del autoionización de agua:

H₂O → H⁺ + OH^-

Debido a que existe la necesidad de corriente eléctrica para que ocurra la electrólisis, decimos, entonces, que es un proceso no espontáneo. que sucede exactamente con el contrario al proceso visto en una pila, que, a su vez, transforma la energía química derivada de una reacción, en la producción de energía eléctrica.

¿Cómo ocurre la electrólisis acuosa?

Como ya se dijo, durante la electrólisis acuosa, debemos tener en cuenta la iones derivados del agua y los iones derivados del compuesto disuelto. Vea el ejemplo de disociación de cloruro de sodio:

NaCl_(aquí) → En⁺_(aquí) + Cl^-_(aquí)

Entonces la solución tiene dos cationes (H⁺ y en⁺) y dos aniones (OH^- y Cl^-). Sin embargo, solo un catión y un anión sufrirán oxidación-reducción por la descarga eléctrica. Para identificar cuál de los dos se verá afectado, tenemos un cola de prioridad, representado a continuación, en orden ascendente:

- Cationes: Metales de la familia 1,2 y 13 +

- aniones: Oxígeno y aniones F^- -

Entonces, para el ejemplo de electrólisis en solución acuosa de cloruro de sodio, tenemos que los iones H⁺ y Cl^- sufrirá una descarga eléctrica. Ahora haremos el analizar de lo que sucede en cada uno de los polos:

• Cátodo y ánodo

En el cátodo, el polo negativo de la celda electrolítica, el los electrones llegan al electrodo y aquí es donde migran los cationes presentes en la solución. Por lo tanto, aquí es donde ocurre la descarga del catión H.⁺ y su reducción, según la siguiente ecuación:

2 h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

En el ánodo, el polo positivo de la celda electrolítica, los cationes presentes en la solución Descarga y pierde sus electrones. Porque tiene la prioridad de descargar sobre el OH^-, el CL^- migra al ánodo, donde sufre oxidación según la siguiente ecuación:

2Cl^-_(aquí) → 2e + Cl_{2 (g)}

Podemos escribir la ecuación general del proceso de electrólisis. sumando las reacciones de cada paso del proceso: disociación; la autoionización del agua; reducción de cationes; y la oxidación del anión.

NaCl_(aquí) → En⁺_(aquí) + Cl^-_(aquí)

H₂O → H⁺ + OH^-

2 h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(aquí) → 2e + Cl_{2 (g)}

Equilibrando las ecuaciones y eliminando los ítems que se repiten en los reactivos y productos, tenemos:

2NaCl_(aquí) + 2H₂O_(líquido.) → 2Na⁺_(aquí) + 2OH^-_(aquí) + H_{2 (g)} + Cl_{2 (g)}

Analizando la ecuación global, todavía tenemos los iones de Na en solución.⁺_(aquí) y oh^-_(aquí), formando soda cáustica (NaOH), uno de los productos de la reacción, además del gas de hidrogeno, formado en el cátodo, y el gas cloro, formado en el ánodo.

Vea también:Aspectos cuantitativos de la electrólisis.

ejercicios resueltos

Pregunta 01 (UEG) La galvanización es un proceso que permite dar un recubrimiento metálico a una pieza en particular. A continuación se muestra un aparato experimental, configurado para permitir el niquelado de una llave.

En el proceso de recubrimiento de la llave con níquel, ocurrirá una reacción X, representada por una semirreacción Y. En este caso, el par XY se puede representar mediante:

a) reducción, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) reducción, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxidación, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oxidación, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) reducción, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Resolución: Letra e ". Los iones presentes en la solución son: cationes: Ni²⁺ y H⁺; aniones: SO₄^2- y oh^-. Para cationes, Ni²⁺ tiene prioridad en la descarga y, por tanto, sufrirá una reducción en el cátodo, según la ecuación: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Pregunta 02 (FMABC-SP) Considere el siguiente sistema utilizado en la purificación de cobre metálico:

En este proceso:

a) II representa el cátodo donde se produce la oxidación.

b) II representa el ánodo donde ocurre la reducción.

c) I representa el cátodo donde se produce la oxidación.

d) I representa el cátodo en el que se produce la reducción.

e) I representa el ánodo donde ocurre la oxidación.

Resolución: Letra e ". En la electrólisis, el electrodo conectado al polo positivo del generador se llama ánodo, y en él los aniones pierden electrones y se oxidan, según la ecuación: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Pregunta 03 (Fatec-SP) Para cromar un anillo de acero, un estudiante ensambló el circuito electrolítico, que se muestra en la siguiente figura, usando una fuente de corriente continua.

Durante el funcionamiento del circuito, es correcto afirmar que ocurre

a) liberación de cloro gaseoso en el ánodo y depósito de cromo metálico en el cátodo.

b) liberación de cloro gaseoso en el cátodo y depósito de cromo metálico en el ánodo.

c) liberación de oxígeno gaseoso en el ánodo y depósito de platino metálico en el cátodo.

d) liberación de gas hidrógeno en el ánodo y corrosión del platino metálico en el cátodo.

e) liberación de gas hidrógeno en el cátodo y corrosión del acero metálico en el ánodo.

Resolución: Letra a". Los iones presentes en la solución son: cationes: Cr³⁺ y H⁺; aniones: Cl^- y oh^-. Para los cationes, Cr³⁺ tiene prioridad en la descarga y, por tanto, sufrirá reducción en el cátodo, según la ecuación: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Para los aniones, el Cl- tiene prioridad en la descarga y, por tanto, sufrirá oxidación en el ánodo, según la ecuación: 2Cl^-_(aquí) → 2e + Cl_{2 (g).}

Es decir, en el ánodo (parte de platino) tendremos la liberación de cloro gaseoso Cl_2, y, en el cátodo (anillo de acero), la deposición de cromo metálico.

Por Victor Ferreira
Profesor de química

Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm