Electrolisis

ELECTROLISIS

• En Química Analítica, el término electrolisis se aplica a una reacción en la cual tiene lugar un cambio químico debido al paso de una corriente a través de una solución electrolito.

• En una celda electrolítica hay que entregar energía.

• En una celda galvánica se produce energía.

• La oxidación o pérdida de electrones ocurre en el ánodo y la reduccióno ganancia de electrones ocurre en el cátodo.

Ejemplos de Electrolitos

CuSO4 cátodo: Cu2+ + 2 ē ̶> Cu0
ánodo: H2O ̶> ½ O2 + 2H+ + 2 ē

H2SO4 cátodo: H+ + ē ̶> ½H2
ánodo: H2O ̶ > ½ O2 + 2H+ + 2 ē

Pb2+ (sol. ácida) cátodo: H+ + ē ̶> ½H2
ánodo: Pb2+ +2 H2O ̶> PbO2 + 4 H+ +4 ē

HNO3 (solución) cátodo: NO2 + 10 H+ + 8ē ̶> NH4+ +3 H2O
ánodo: 4H2O ̶ > 2O2 + 8H+ + 8ē

El HNO3 puede producir una serie de reacciones.

• La precipitación electrolítica suministra un método sencillo para aislar a un cierto número de elementos a partir de una disolución acuosa.

• En general, el producto consiste en elmetal libre que se deposita sobre una superficie catódica adecuada.

• El Pb se deposita como PbO2 sobre un ánodo de Pt.

• El ión Cl- se puede depositar como AgCl sobre electrodo de Ag.

• Los métodos de determinación cuantitativa por electrolisis consisten en pesar el depósito electrolítico que se obtiene.

Las determinaciones electrolíticas se rigen por las siguientesleyes:

• Ley de Ohm: relación numérica entre 3 cantidades eléctricas fundamentales, fem, ε, medida en volts, intensidad de corriente, I, en amperes y resistencia, R, en ohm.
V = I x R

• Leyes de Faraday: los cálculos de la cantidad de metal que puede ser depositado en un proceso electrolítico después de un tiempo dado se realizan utilizando las leyes deFaraday.

1ª Ley de Faraday: la masa de una sustancia depositada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el electrodo.

2ª Ley de Faraday: las cantidades de sustancias diferentes liberadas en los electrodos por el paso de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a los pesos equivalentes de las sustancias.

• La cantidad de electricidad seexpresa en términos de coulomb, que se define como “la cantidad de electricidad que pasa a través de un conductor en 1 seg cuando la intensidad de corriente es 1 ampere”.
Q = I x t
Q = cantidad de electricidad en coulomb.
I = intensidad de corriente en amperes.
t = tiempo en seg.

• De la 1ª Ley de Faraday se deduce que el peso de una sustancialiberada de una solución por electrolisis durante un tiempo dado será directamente proporcional a la intensidad de la corriente.

• Experimentalmente, se ha encontrado que se necesitaría 96500 coulomb para liberar 1 equivalente gramo de cualquier sustancia (1 eq-g: PE de la sustancia en g).
Por ejemplo, 96500 coulomb son capaces de depositar en el cátodo:
Ag /1 = 107,87 g de Agdesde una solución de sales de Ag

Au/3 = 65,73 g de Au desde una solución de sales de Au

• Al valor de 96500 coulomb se le da el nombre de Faraday
1 Faraday = 96500 coulomb
= 96500 amp seg
= 26.81 amp hora
= 6,023 x 1023 electrones
Ejemplo:

¿Cuántos g de Cu se depositarán en 3 horas por una corriente de4 amp.? Suponiendo que ninguna otra reacción tiene lugar en el cátodo.
Q = I x t
= 4 x 10800 = 43.200 coulomb

96500 coulomb ............. 63,54/2 g de Cu
43200 coulomb ………….. X

X = 14,2 g

Relación entre la corriente y el voltaje durante una electrolisis.

Es útil considerar la relación corriente, voltaje y tiempo en una celda...