ELECTROLISIS

INTRODUCCIÓN

La electrolisis es el proceso de descomposición de una sustancia por medio de la electricidad. La palabra electrólisis significa "destrucción por la electricidad".

La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en especies químicas cargadas positiva y negativamente que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrolito (compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.

La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo sencillo con la electrolisis del agua. Si el agua se disuelve en bicarbonato de sodio, se disocia en iones oxigeno positivos e iones hidrógeno negativos. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones oxigeno se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como átomos de oxigeno. Los iones hidrogeno, al descargarse en el electrodo positivo, se convierten en átomos de hidrógeno. Esta reacción de descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis.

En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrolito sigue la ley enunciada por el químico físico británico Michael Faraday. Esta ley afirma que la cantidad de material depositada en cada electrodo es proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrolito, y que las masas de distintos elementos depositados por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a las masas equivalentes de los elementos, es decir, a sus masas atómicas divididas por sus valencias.

Todos los cambios químicos implican una reagrupación o reajuste de los electrones en las sustancias que reaccionan; por eso puede decirse que dichos cambios son de carácter eléctrico.

OBJETIVOS

1. Mostrar la descomposición del agua en sus elementos componentes.

2. Comprobar el efecto de la electricidad sobre el agua.

3. Comprender por qué sucede la electrolisis.

4. Evidenciar que el oxígeno esta formado por un átomo y el hidrógeno por dos.

5. Enseñar que la electrólisis es una fuente de energía.

6. Contribuir al desarrollo de la ciencia.

ELECTRÓLISIS DEL AGUA (REACCIONES QUÍMICAS)

El agua esta compuesta por dos elementos químicos: hidrógeno y oxígeno. La separación de éstos mediante la utilización de la electricidad se llama electrólisis del agua.

En la electrólisis del H2O (agua) se forman hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) en estado gaseoso, según la siguiente reacción:

2 H2O -----> 2H2 + O2

Esta reacción no se produce espontáneamente. Para que tenga lugar es necesario aportar energía eléctrica mediante una pila galvánica o un generador de corriente continuo. Es por este motivo que la reacción se lleva a cabo en una celda electrolítica, que es un sistema electroquímico generador de sustancias, por la acción de un flujo de electrones suministrado por la fuente de voltaje externa. El hidrógeno obtenido por electrólisis del agua es muy puro pero también es muy caro debido al importante gasto eléctrico que comporta.

La electrolisis del agua puede considerarse como una fuente de energía secundaria producida a partir de la combustión de combustibles fósiles o biológicos por medio de ciclos térmicos, a partir de la energía solar por conversión foto-voltaica o a partir de la energía cinética utilizando la conversión mecánica.

La electrólisis del agua es un proceso muy común utilizado para pequeñas aplicaciones del hidrógeno. Sin embargo, si el hidrógeno va a ser usado para aplicaciones energéticas, la conversión eléctrica y la eficiencia del transporte, sumadas a la eficiencia de la conversión de la electrólisis del agua, hacen que se aproveche menos del 30% del contenido energético de la fuente de energía primaria.

ORIGEN

La primera vez que se utilizo electricidad para separar un compuesto en sus partes componentes fue en 1800, cuando un científico ingles llamado William Nicholson hizo pasar una corriente eléctrica desde una Pila de Volta a través de unas gotas de agua. Quedó pasmado al ver que el agua desaparecía, formándose en su lugar burbujas de oxígeno e hidrógeno.

REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO

Nivel de dificultad: Alto.

Materiales:

 Una pila de petaca de 4,5 voltios

 Medio metro de cable eléctrico común

 Tijeras

 Dos pinzas metálicas de tipo cocodrilo

 Cerillas

 Bicarbonato sódico

 Dos tubos de ensayo de unos quince centímetros de largo y dos de diámetro aproximadamente

 Un vaso ancho de cristal, de cerámica o de plástico lleno de agua

COSTE ECONÓMICO

Entre 60 y 80 lempiras.

NORMAS DE SEGURIDAD:

Aunque la cantidad de hidrógeno y oxígeno liberados durante el experimento será demasiado reducida como para entrañar riesgos, conviene tener en cuenta que el hidrógeno es inflamable, y que el oxígeno alimenta la combustión, por lo que al contacto con una llama se puede producir un fogonazo.

PROCEDIMIENTO

El bicarbonato sódico servirá para potenciar el proceso de separación del hidrógeno y el oxígeno. La eficiencia del proceso podría ser mayor aún si empleásemos determinadas sustancias en vez del bicarbonato, pero éstas resultan estar también entre las más peligrosas, como por ejemplo el ácido sulfúrico. Añadiremos pues un par de cucharaditas de bicarbonato sódico al agua del vaso y la removeremos hasta que el producto se disuelva en ella.

PASOS A SEGUIR:

1 - En un vaso de agua debemos introducir los dos tubos de ensayo, que han de estar boca abajo y completamente llenos de agua, de modo que no quede ninguna burbuja de aire en su interior. Para conseguirlo, podemos llenarlos boca arriba hasta que el agua se derrame y entonces tapar su boca fuertemente con un dedo mientras les damos la vuelta y los sumergimos

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