Electrolisis

ELECTROLISIS Y CORROSION
I. Objetivo

Estudio de los procesos de interconversion de energía química en eléctrica y viceversa.
Estudio del proceso de oxidación-reducción en la corrosión.

II. FUNDAMENTO TEORICO
Las reacciones de oxidación-reducción se caracterizan por la transferencia de los electrones de un componente de la reacción a otro, ocasionando un cambio en elnúmero de oxidación de los reactantes. Toda reacción de oxidación debe ser acompañada de una reducción y viceversa, en consecuencia al reactante que sufre oxidación se denomina reductor y el reactante que sufre reducción se denomina oxidante.
Ejemplo: cuando se sumerge una cinta de zinc en una solución de CuSO4, se observa inmediatamente un depósito de cobre metálico (color rojo dorado) sobre elzinc. Lo que sucede aquí es una reacción redox:
Zn0(s) + Cu+2(ac) →Zn+2(ac)+ Cu(s)
Semirreaccion de oxidación: Zn0(s) →Zn+2(ac)+ 2e-
Semirreaccion de reducción: Cu+2(ac) +2e-→ Cu(s)
Estas dos semirreacciones se producen simultáneamente en la solución de CuSO4, en la superficie de Zinc. Si separamos, físicamente, las dos semirreacciones, los electrones deben moverse a través de un sistemaexterno de conductores para completar la reacción.
Esta separación física produce una pila electroquímica. La energía eléctrica de la reacción esta disponible para utilizarse.
PILAS GALVANICAS
En la pila galvánica la energía química se transforma en eléctrica.
Si separamos físicamente la barra de zinc de la solución cuso4, como se ilustra en la figura. En este caso, la barra de Zinc esta sumergidaen una solución de ZnSO4; una barra de cobre en una solución de cuso4 y las dos barras están conectadas eléctricamente por medio de un alambre conductor externo. Esta es una forma de pila galvánica o pila voltaica.
Las dos mitades de la pila llamados compartimientos pueden estar separadas por una pared porosa o por un puente salino.
En este sistema se realizan las reacciones deoxidación-reducción sobre las placas: el electrodo de Zinc se disuelve paulatinamente, ocurre la oxidación del Zinc; mientras que el electrodo de cobre aumenta de espesor a expensas de que el ion Cu+2 de la solución sufre reducción.
En esta pila el electrodo de Zn es el ánodo, ocurre la oxidación, y el Cu es el cátodo ya que sobre ella ocurre la reacción de reducción.
El flujo de electrones se realiza desde elánodo hacia el cátodo. Al conectar un amperímetro entre los electrodos se podrán observar el sentido de la corriente, y como toda la corriente eléctrica se debe a una diferencia de potencial entre los electrodos, esta diferencia de potencial vendría a ser la fuerza electromotriz de la celda.
Experimentalmente se ha determinado que el voltaje de la celda es una función del cociente de lasconcentraciones de los iones de Zn+2 y Cu+2. Si la la temperatura es 25°c y las concentraciones iguales, el voltaje de la pila es 1,1 voltios.
Si se aumenta la concentración del ion Zn+2 o si se disminuye del ion Cu+2, el voltaje disminuye y aumenta en caso contrario.
El voltaje de una celda galvánica es una característica, tanto de las sustancias químicas que intervienen en la reacción como de susconcentraciones y mide la tendencia de los reaccionantes a formar sus productos.
Si la reacción se realiza espontáneamente de izquierda a derecha, al ∆E se le da un signo positivo. El voltaje de la celda en función de las concentraciones se muestra para una reacción general:
Aa + Bb ⇄ Cc +dD
Se tiene la ecuación de Nerst.
∆E = ∆E0 – 0.059/n. log [C]c [D] d/ [A]a [B]b
Donde:
∆E0= es elpotencial normal de la celda
n= es el numero de electrones transferidos en la reacción
[ ] x=concentración de cada uno de los componentes elevado q un exponente igual a su coeficiente estequiometrico.
ELECTROLISIS
La reacciones de oxidación-reducción que se producen espontáneamente pueden ser usadas como fuente de energía eléctrica, pero en muchos procesos es necesario le ocurrencia d este...