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www.profesorjano.org – www.profesorjano.com – www.profesorjano.info14/04/23 1
ELECTROLISIS
QUÍMICA2º bachillerato
14/04/23 22
ESQUEMA GENERAL
Definición - Diferencias con una pila (1) Descripción cualitativa:
Electrolisis de una sal fundidaElectrolisis del aguaElectrolisis de una sal disuelta.
Descripción cuantitativa:Primera ley de FaradaySegunda ley de Faraday
Diferencias con una pila (2)Ejemplos
14/04/23 33
DEFINICIÓN - DIFERENCIASDEFINICIÓN - DIFERENCIAS
ELECTROQUÍ MI CA
REACCI ÓN QUÍ M I CA
REACCI ÓN QUÍ M I CA
CORRI ENTE ELÉCTRI CA
CORRI ENTE ELÉCTRI CA
P I LA S
una Una
produce produce
Consiste en la realización de una reacción química gracias al paso de corriente eléctrica, pues de lo contrario la reacción no se desarrollaría espontáneamente.
14/04/23 44
CARACTERÍSTICAS GENERALES
En el electrodo negativo, cátodo, se produce la reducción.
En el electrodo positivo, ánodo, se produce la oxidación.
La polaridad es la opuesta a la de las pilas.
Ánodo: salen electrones.
Cátodo: llegan electrones
Electrolisis de MgCl2 fundido
14/04/23 55
ELECTROLISIS DE UNA SAL FUNDIDA
La reacción no es espontánea.Iones Na+: son atraídos por el cátodo. Allí reciben un electrón.Iones Cl-: son atraídos por el ánodo. Allí se les quita un electrón.
2 2 02NaCl Na Cl G
Ánodo Cl Cl e
Cátodo Na e Na
( ):
( ):
2 2
2 2 22
E E E E E Vocátodoo
ánodoo
Nao
Cl Clo / Na /
' ' '2
271 136 4 70
14/04/23 66
ELECTROLISIS DEL AGUA
Hay que aplicar una ddp > 1’23 V.Se produce el doble de H2 que de O2
Para facilitar el proceso hay que añadir un poco de ácido sulfúrico (no volátil)
Cátodo ducción H e H
Ánodo Oxidación OH O H O e
acción global H O H Ol g g
( ):Re
( ):
Re : ( ) ( ) ( )
2 2
2 12 2
12
2
2 2
2 2 2
ELECTROLISIS DEL AGUA
14/04/23 77
ELECTROLISIS DE UNA SAL DISUELTA
Según el potencial de reducción del catión puede que en el cátodo ocurra una reacción inesperada.Si Ered catión < Ered de hidrógeno, será éste último el que se reduzca
Como se reducen los H+ quedan los OH-
14/04/23 88
ELECTROLISIS DE UNA SAL DISUELTA (2)
Caso 1: electrolisis del cloruro de cobre (II)
Caso 2: electrolisis del cloruro de sodio
Cátodo ducción Cu e Cu
Ánodo Oxidación Cl Cl e
acción global CuCl Cu Claq s g
( ). Re
( ).
Re : ( ) ( ) ( )
2
2
2 2
2 2
2 2
2
Cátodo ducción H e H H O e H OH
Ánodo Oxidación Cl Cl e
acción global H O Cl H Cl OH
g
g g
( ). Re ( )
( ).
Re :
( )
( ) ( )
2 2 2 2 2
2 2
2 2 2
2 2 2
2
2 2 2
¿Por qué? ELECTROLISIS DEL AGUA
www.profesorjano.org – www.profesorjano.com – www.profesorjano.info14/04/23 9
LEYES CUANTITATIVAS DE LA ELECTROLISIS
Faraday (1791 - 1867)
14/04/23 1010
LEYES DE FARADAY
Primera ley: Las masas de las sustancias depositadas o liberadas en cada electrodo durante una electrolisis son proporcionales a la cantidad de electricidad que ha pasado a través de la celda electrolítica.Segunda ley: Para una misma cantidad de corriente eléctrica, las masas depositadas en los electrodos son proporcionales a los equivalentes químicos de las sustancias.
14/04/23 1111
LEYES DE FARADAY: RELACIONES CUANTITAIVAS
M Eq I t
Eq: es el equivalente electroquímicoequivalente electroquímico, que es la masa de sustancia liberada por el paso de 1 culombio (1 C)El equivalente químicoequivalente químico de una sustancia es la masa que se deposita de dicha sustancia cuando pasa 1 mol de electrones, es decir, 1 Faraday (96485 culombios)1 Eq ----------------- 1 Cul
1 Eq Quim ----------- 9’6485309.104 C
14/04/23 1212
Transformaciones a:M Eq I t
De la relación anterior se deduce que:
EqEq químico
de donde96485309 104'
, : mEq químico I t
946485309 104'
como Eq quimMz
siendo z la valencia , " "
resulta
mMz
I tF
Para resolver problemas
14/04/23 1313
Diferencias con una pila (2)
Ox. Red.Positiv
oNeg.
Movimientode
aniones
Movimiento de
cationes
PILA ÁnodoCátod
oCátod
oÁnodo Ánodo Cátodo
EL.LISIS ÁnodoCátod
oÁnodo
Cátodo
Ánodo Cátodo
14/04/23 1414
EJEMPLO C
Determine la cantidad de cobre que deposita, durante 30 min., una corriente de 10 A, que circula por una disolución de sulfato de cobre (II)
Solución: 5’93 g
SOLUCIÓN
14/04/23 1515
EJEMPLO D
En la electrolisis del bromuro de cobre (II) en agua, en uno de los electrodos se depositan 0’500 g. De cobre. ¿Cuántos gramos de bromo se formarán en el otro electrodo?. Escriba las reacciones anódica y catódica.
Solución: 1’26 g. de bromo.
SOLUCIÓN
14/04/23 1616
EJEMPLO E
Exprese el valor del equivalente-gramo y del equivalente electroquímico de la plata, cobre y aluminio. Las masas atómicas respectivas de estos elementos son: 107’87 , 63’45 y 26’98 respectivamente.
SOLUCIÓN
14/04/23 1717
¿POR QUÉ HAY DIFERENCIAS ENTRE SALES
Esto es debido a que el potencial de reducción del sodio (=-2’71 V) es menor que el del hidrógeno ( =0’00 V). Es decir, los iones H+ tienen más avidez por los electrones que los iones Na+ y, por eso se reducen aquellos y no estos.Sin embargo, el potencial de reducción del cobre es superior al del hidrógeno, y por eso se reduce el cobre.
14/04/23 1818
ECUACIONES DE ELECTROLISIS DEL AGUA
OXI DACI ÓN H O O H e V
REDUCCI ÓN H O e H OH Vg
o
go
: '
: '( )
( )
2 4 4 162
2 2 2 083
2 2
2 2
Se recuerda que
H O H OH
:
2 2 22
14/04/23 1919
Para resolver problemas
A) Se pueden utilizar las fórmulas escritas en las diapositivas anteriores.
B) Se pueden resolver utilizando el concepto de que un mol de electrones ( 1 Faraday) deposita siempre un equivalente químico de cualquier sustancia.
14/04/23 2020
SOLUCIÓN EJEMPLO C
Re : ( )acción del cátodo Cu e Cu reducción2 2
Masa depositada mM
zI tF
A sg de Cu
Cu
gmol
cmol
:
''
635
210 180096500
593
14/04/23 2121
SOLUCIÓN EJEMPLO D
Anodo Br Br e
Cátodo Cu e Cu s
( )
( ) ( )
2 2
22
2 Eq gr Cu g 6354
23177
'' .
96500 cul --------------- 31’77 g Cu
x --------------- 0’500 g Cux C
96500 05003177
15187'
''
Eq gr Br g
2799 2
2799
''
79’9 gr Br2 ----------- 96500 C
x ----------- 1518’7 Cx g Br
15187 79996500
126 2' '
'
14/04/23 2222
SOLUCIÓN EJEMPLO E
Ag e Ag
Cu e Cu
Al e Al
2
32
3
1 112 1
13 1
mol de Ag eq gr
mol de Cu eq gr
mol de Al eq gr
Por lo tanto el paso de 1 mol de electrones producirá:
1 mol Ag=107’87 g de Ag:10787
965001118 10 3''
g AgC
gAgC
1/2 mol de Cu=31’77 g Cu: 317796500
329 10 4''
g CuC
gCuC
1/3 mol de Al = 8’99 g Al: 89996500
9316 10 5''
g AlC
gAlC