Volver a la portadaQuímica (profundización) · III-IV medio · Cambiar asignatura
Empezar gratis
Diferenciado M2 · Química (profundización)
Transformaciones químicas · Oxidación y reducción

Electrólisis y leyes de Faraday

Te conviene dominar: Cálculos estequiométricos (I medio)

En una pila, la reacción espontánea genera corriente. En una electrólisis pasa lo contrario: se impone una corriente desde afuera para forzar una reacción que, sola, no ocurriría. Es lo que hay detrás de la electroobtención del cobre en las minas del norte de Chile: el cobre disuelto por lixiviación se deposita en láminas metálicas con corriente eléctrica. En la electrorrefinación, un ánodo de cobre impuro se disuelve y el cobre puro se deposita en el cátodo. También sirve para el cromado de piezas de un auto o la capa de plata de una cucharita bañada. ¿Cómo se conecta una cucharita para platearla?

Electrólisis: una reacción no espontánea forzada

Si sumerges dos láminas de platino en agua acidulada no pasa nada visible. Pero al conectarlas a una fuente de corriente continua empiezan a salir burbujas de $\mathrm{H_2}$ en un electrodo y de $\mathrm{O_2}$ en el otro. ¿Cómo logra la energía eléctrica forzar una reacción no espontánea?

Comparación de la polaridad y de las reacciones en los electrodos de una pila galvánica y de una celda electrolítica. pila (galvánica) ánodo (−) oxidación cátodo (+) reducción reacción espontánea electrólisis (forzada) ánodo (+) oxidación cátodo (−) reducción fuente la fuente impone la corriente

En el electrolito, los cationes migran hacia el cátodo (−) y los aniones hacia el ánodo (+). Por eso los cationes se reducen en el cátodo y los aniones se oxidan en el ánodo.

Practica★☆☆Sin empezar
En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o…

En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o negativo) que presentan el ánodo y el cátodo en una celda electrolítica, comparándola con el criterio de signos de una pila galvánica. b) Indica en cuál de los dos electrodos ocurre la oxidación y en cuál la reducción, razonando hacia qué electrodo migran los cationes y los aniones presentes en el electrolito.

Resolver

Las leyes de Faraday

En un baño de plateado, $1\,\mathrm{A}$ durante $10\,\mathrm{min}$ deposita $0{,}67\,\mathrm{g}$ de plata; al duplicar el tiempo se depositan $1{,}34\,\mathrm{g}$. Con cobre, en cambio, se obtienen solo $0{,}20\,\mathrm{g}$ en esos $10\,\mathrm{min}$. ¿Qué ley relaciona la carga con la masa depositada de cada elemento?

Esquema del cálculo en electrólisis: de la intensidad y el tiempo a la carga, a los moles de electrones y a los moles de sustancia. Q = I·t (carga, C) n(e⁻) (mol) n(sustancia) ÷ F semirreac.

Electrólisis de sales fundidas

Celda electrolítica con sal fundida: el catión se reduce en el cátodo y el anión se oxida en el ánodo. MgCl₂ fundido (750 °C) cátodo Mg²⁺+2e⁻→Mg ánodo 2Cl⁻→Cl₂+2e⁻
Practica★☆☆Sin empezar
En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o…

En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o negativo) que presentan el ánodo y el cátodo en una celda electrolítica, comparándola con el criterio de signos de una pila galvánica. b) Indica en cuál de los dos electrodos ocurre la oxidación y en cuál la reducción, razonando hacia qué electrodo migran los cationes y los aniones presentes en el electrolito.

Resolver

Electrólisis en solución acuosa

Con $\mathrm{NaCl}$ fundido se obtiene sodio metálico; pero si disuelves la misma sal en agua y aplicas corriente, sale hidrógeno y nunca aparece sodio. ¿Por qué el agua compite e impide la descarga de ciertos iones?

Comparación de potenciales de reducción en cátodo y ánodo para decidir qué especie reacciona frente al agua. cátodo: ¿quién se reduce? Na⁺/Na: −2,71 V H₂O/H₂: −0,41 V (gana) ánodo: ¿quién se oxida? SO₄²⁻: no se oxida O₂/H₂O: +0,82 V (gana)
Practica★☆☆Sin empezar
En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o…

En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o negativo) que presentan el ánodo y el cátodo en una celda electrolítica, comparándola con el criterio de signos de una pila galvánica. b) Indica en cuál de los dos electrodos ocurre la oxidación y en cuál la reducción, razonando hacia qué electrodo migran los cationes y los aniones presentes en el electrolito.

Resolver

Celdas en serie y rendimiento de corriente

Dos celdas electrolíticas conectadas en serie: la misma corriente y la misma carga las atraviesan. celda 1: ZnSO₄ Zn²⁺+2e⁻→Zn celda 2: Cr(NO₃)₃ Cr³⁺+3e⁻→Cr misma I
Practica★☆☆Sin empezar
En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o…

En una cuba electrolítica conectada a una fuente de corriente continua externa se lleva a cabo la electrólisis de una sal. a) Justifica la polaridad (signo positivo o negativo) que presentan el ánodo y el cátodo en una celda electrolítica, comparándola con el criterio de signos de una pila galvánica. b) Indica en cuál de los dos electrodos ocurre la oxidación y en cuál la reducción, razonando hacia qué electrodo migran los cationes y los aniones presentes en el electrolito.

Resolver

Vuelta al principio: para platear la cucharita se conecta como cátodo (polo negativo): la fuente le da electrones y los cationes $\mathrm{Ag^+}$ de la solución se reducen sobre su superficie, formando una capa de plata.

¡A practicar! 0 ejercicios de nivel medio en este apartado
¡A practicar! 0 ejercicios de nivel difícil en este apartado

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado