PRACTICA:
ELECTROLISIS
OBJETIVO:
Que el alumno
aprenda en qué consiste la electrolisis y como realiza su función este
procedimiento y obtener los componentes de agua por medio de sus propiedades.
INTRODUCCIÓN:
La electrolisis es un proceso donde la energía eléctrica cambiará a energía
química. El proceso sucede en un electrólito, una solución acuosa o sales
disueltas que den la posibilidad a los iones ser transferidas entre dos
electrodos. El electrolito es la conexión entre los dos electrodos que también
están conectados con una corriente directa. Esta unidad se llama célula de
electrolisis y se muestra en el cuadro de abajo:
Si usted aplica una
corriente eléctrica, los iones positivos migran al cátodo mientras que los
iones negativos migrarán al ánodo. Los iones positivos se llaman cationes y son
todos los metales. Debido a su valencia perdieron electrones y pueden tomar
electrones. Los aniones son iones negativos. Llevan normalmente los electrones
y entonces tienen la oportunidad de cederlos. Si los cationes entran en
contacto con el cátodo, captan de nuevo los electrones que perdieron y pasan al
estado elemental. Los aniones reaccionan de una manera opuesta. Si entran en
contacto con el ánodo, ceden sus electrones y pasan al estado elemental. En el
electrodo, los cationes serán reducidos y los aniones serán oxidados.
Para
controlar las reacciones en la célula usted puede elegir entre diversos
materiales para el electrodo. Así como usted puede utilizar varios electrólitos
para las reacciones y los efectos especiales. El electrolito contiene los
iones, que conducen la corriente.
La
electrolisis tiene una utilidad muy grande en la industria. Ya que muchos
procesos requieren de esta. Por ejemplo, cuando se quieren obtener elementos
como Sodio, Aluminio, Litio y otros muchos metales. En la Galvanoplastia,
cuando se quiere proteger a un metal de la corrosión, se le aplica una película
de otro metal que es inoxidable. Para la producción de gases como el Hidrógeno
y Oxígeno también se usa la electrolisis.
El científico
que mejor estudio, explico y descubrió este proceso fue el Inglés Michael
Faraday. Enuncio dos leyes importantes que se aplican en los problemas de
electrolisis.
Primera Ley:
La cantidad de sustancia depositada o liberada en un electrodo es directamente
proporcional a la cantidad de electricidad (carga) que pasa por él.
Segunda Ley:
La cantidad de electricidad que se requiere para depositar o liberar un
equivalente químico de un elemento es siempre la misma y es aproximadamente
96500 C (Coulombs o Culombios).
Para recordar
el concepto de equivalente químico, diremos que el equivalente químico de un
elemento es igual al peso molecular dividido por su valencia. Si tiene más de
una se usa la que utiliza en la reacción.
Las
reacciones químicas de una electrolisis, son reacciones redox. Al electrodo
negativo se llama Cátodo. Allí es donde ocurre la reducción y en el positivo o
ánodo se produce la oxidación.
Veremos un
caso de electrolisis. La del cloruro de sodio. Esta puede darse de dos maneras
distintas. Cloruro de Sodio puro o fundido o Cloruro de Sodio en solución
acuosa. En este último caso veremos que el agua toma fuerte participación en el
proceso.
PILAS:
Son aquellos
instrumentos que producen energía eléctrica mediante reacciones redoxespontaneas.
Al igual que
la cuba electrolítica, las pilas están compuestas por dos electrodos,
cátodo y ánodo, conectados a dos terminales. En el cátodo se produce la
reducción y en el ánodo la oxidación.
La diferencia
es que aquí, el cátodo es positivo y el ánodo negativo. Aparte el sentido del
proceso es inverso, ya que no se aplica energía eléctrica para producir iones
sino que la reacción redox es la que provee energía eléctrica. Esta energía se
cuantifica a través de la diferencia de potencial generada por la pila, la cual
se mide en Volt (V).
Electrólisis
del Agua
La electrólisis del agua es la descomposición
de agua (H2O)
en los gases oxígeno (O2) e hidrógeno (H2)
por medio de una corriente eléctrica a través del agua.
La electrolisis de agua pura requiere una gran
cantidad de energía extra en forma de sobre
potencial para romper varias barreras de activación; Sin esa
energía extra la electrólisis de agua pura ocurre muy lentamente si
es que logra suceder. Varias celdas pueden no tener los electrocatalizadores requeridos.
La eficacia de la electrólisis aumenta con la adición de un electrolito (como
la sal, un
acido o una base) y
el uso de electro catalizadores.
El agua (H2O), por medio de la energía suministrada por
una batería, se puede disociar en moléculas diatómicas de hidrógeno (H2)
y oxígeno (O2). Este proceso es un buen ejemplo de la aplicación de los
cuatro potenciales
termodinámicos.
La electrólisis de una mol de agua, produce una mol de
gas hidrógeno y media mol de gas oxígeno en sus formas normales diatómicas. Un
detallado análisis del proceso, muestra el uso de los potenciales
termodinámicos y la primera
ley de la termodinámica. Se supone que este proceso se lleva a
298ºK., y una atmósfera de presión, y los valores relevantes se han tomado de
una tabla
de propiedades termodinámicas.
PLANTAMIENTO PROBLEMA:
Se tiene que
realizar el proceso de electrolisis para saber cuál es la función de esta en la
energía trasmitida al foco y qué importancia tiene cada material que se utiliza
en el proceso para lograr el objetivo que se desea tener.
HIPÓTESIS:
° Al momento que se introducen los cátodos en la solución
acuosa con los tubos de ensayo y comienza a sacar burbujas por fuera de los tubos
es señal que la electrolisis se está realizando adecuadamente.
° Al momento
de comprobar que se hayan obtenido los
componen entes de agua
MATERIAL:
° Cables
caimán
° Pila de 9
Volt.
° Solución
acuosa de acido sulfúrico o cloruro de sodio
° Grafitos o
clavos
°2 tubos de
ensayo
° Recipiente
con agua
PROCEDIMIENTO:
° Arma un
circuito con la pila y los cables caimán este circuito debe de tenerun anodo y cátodo
que serán usados como el grafito o clavos.
° Colocar en
el recipiente agua.
° Introducir
el electrolito que se vaya utilizar ya sea el acido sulfúrico (acido corrosivo)
o cloruro de sodio (una base fuerte) pero en este caso se utilizara cloruro de
sodio en nuestra solución.
° Después
colocar los tubos de ensayo dentro de la solución para que solo contenga la
disolución y no quede alguna burbuja dentro de la solución.
° Luego
colocar el ánodo en un tubo de ensayo y el cátodo en el otro tubo de ensayo.
° Aplicar
corriente eléctrica directa para que comience la reacción química
° Comprobar
que se hayan obtenido los componentes del agua por medio de sus propiedades ya
que el hidrogeno al ser expuesto se produce una pequeña detonación dentro del
tubo y el oxigeno recibe el punto de función (un punto al rojo vivo) ya que el
bióxido de carbono que se va liberando se alimenta de oxigeno y al introducir
más oxigeno se alimenta mas o bien el punto de fusión.
° Después de haber comprobado que la practica haya sido correcta, anotar tus observaciones
y resultados correspondientes.
RESULTADOS:
Al momento de
realizar la práctica nos percatamos que comenzó a soltar burbujas por fuera del
tubo y solo se observó la detonación
dentro del tubo de ensayo no se pudo observar mas ya que el grafito utilizado
era muy delgado y frágil y solo nos dejo observar poco tiempo lo que sucedía.
Obtuvimos los
resultados esperados y aprendimos la función de la electrolisis en el agua y
como se pueden separar los componentes de este y la transformación la energía
eléctrica a energía química.
CONCLUSIÓN:
Obtuvimos los
resultados esperados y aprendimos la función de la electrolisis en el agua y
como se pueden separar los componentes de este y la transformación la energía
eléctrica a energía química.
Bibliográfica:
