Ecuaciones de electr lisis

Bueno como en cualquier otra asignatura/tema de Química, para poder comenzar con los ejercicios hay que tener en mente ciertos conocimientos teóricos. Electrolisis es un tema que por suerte, se resuelve todo con fórmulas. Pero hay que saber usarlas. 

La electrolisis se la puede considerar como el método de separación de un compuesto en sus elementos fundamentales a través de electricidad (flujoordenado de cargas). Por ejemplo, la separación del Na (sodio) de la sal. El elemento positivo del compuesto (Cl, Zn, Al, considerados como los "iones") ira al electrodo del cátodo (+) y el elemento negativo del compuesto (NaO, considerados como los aniones) ira al electrodo del ando (-); ambos electrodos están alimentados por una pila que hace circular corriente continua y quien es laresponsable de que dicho proceso sea posible. Todo este proceso ocurre en lo que se conoce como una cuba electrolítica. Eso es a grandes rasgos la electrolisis. 

Como todo en la ciencia, hay varias leyes que surgieron para poder operar con los procesos de electrolisis, aunque la más importante de ellas (y que son las que precisaremos para la resolución de los ejercicios) son las 2 leyes de Faraday. Ambasleyes proponen lo siguiente:







donde:

i = Es la corriente continua que circula por la cuba y se mide en Amperes (A).
t = Es el tiempo que dura la electrolisis (o el tiempo que circula dicha corriente). Se mide en segundos (s).
q = Es la cantidad de cargas que circulan en la corriente, y se mide en Coulomb ©. 
m = Es la masa depositada en el cátodo y se mide en gramos (g).
E (o Ee) = Son losequivalentes químicos y no tienen unidad. Es básicamente la masa que se deposita, libera o disuelve cuando circula un Coulomb. 
Ar = Es la masa molar relativa del elemento.
e-1 = Es la cantidad de electrones del componente (dato dado por la tabla periódica).
F = Son los Faradios, es decir, la cantidad de corriente necesaria que circula por una cuba para depositar, liberar o disolver 1 equivalentequímico de cualquier sustancia. F es una constante y es 96500. Dicha constante sale de una demostración que no viene al caso. 

La 2da ley nos permite operar cuando hay 2 o más sustancias en la cuba. Es una relación entre las masas de los elementos depositados y los equivalentes químicos, la cual dice:



--------- Manos a la Obra -------------

Ahora lo que nos corresponde es empezar a resolver unpar de ejercicios para que los conceptos de arriba queden bien asentados. Empecemos por uno bien sencillo.

1. El principal método de obtención del Aluminio comercial es la electrolisis de las sales de Al fundidas. Se pide:
a. ¿Cuantos Coulomb deben pasar a través del fundido para depositar 1 Kg de aluminio?
b. Si una celda electrolítica industrial de aluminio opera con una intensidad decorriente de 40000 A. ¿Cuánto tiempo será necesario para producir 1 Kg de Aluminio?

Este ejercicio, si bien es el anteúltimo de la guía, es bastante fácil. Veamos, ¿que tenemos como dato? tenemos como dato que lo que se quiere depositar es Al (aluminio). Con este dato, nos vamos a la tabla periódica y nos fijamos cuantos electrones gana o pierde el Aluminio (número de oxidación). Este es +3, por endeconociendo además la Ar (masa molar relativa) que es 26,9 podemos calcular los equivalentes químicos como:



Después nos dan como dato que la masa depositada (m) es de 1000 gr. Con todos estos datos podemos calcular los Coulomb de manera muy sencilla:





Como ven, sustituí en la formula principal i*t por q, que es lo que nos están pidiendo. Ya tenemos cocinado el punto a.

Para el punto b, esmucho más fácil porque nos dan para la misma masa a depositar la corriente, que es 20000 A. En este caso nos piden averiguar el tiempo que durara la electrolisis, el cual se calcula como:



Eso es todo. Un ejercicio bastante simple. Ahora vayamos a uno un poco mas completo:

2. Durante 2 horas se efectúa la electrolisis de una solución de sales de Cr (III) depositándose 1,1 gr de Cr. ¿Que volumen...