Historia.Fue descubierta accidentalmente en1800 por William Nicholson mientrasestudiaba el funcionamiento de lasbaterías. En 1834 el físico y químicoinglés Michael Faraday desarrolló ypublicó las leyes de la electrólisisque llevan su nombre y acuñó lostérminos.

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Electrólisis

Primera ley de FaradayLas leyes de Faraday de la electrólisis expresan relacionescuantitativas basadas en las investigaciones electroquímicaspublicadas por Michael Faraday en 1834.

1a Ley de Faraday de la electrólisis - La masa de unasustancia depositada en un electrodo durante la electrólisises directamente proporcional a la cantidad de electricidadtransferida a este electrodo. La cantidad de electricidad serefiere a la cantidad de carga eléctrica, que en general semide en coulomb.

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Segunda ley de Faraday.

2a Ley de Faraday de la electrólisis - Para unadeterminada cantidad de electricidad (carga eléctrica),la masa depositada de una especie química en unelectrodo , es directamente proporcional al pesoequivalente del elemento. El peso equivalente de unasustancia es su masa molar dividido por un entero quedepende de la reacción que tiene lugar en el material.

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La leyes de Faraday se pueden resumir en la forma moderna:

𝑚 =𝑄

𝐹.𝑀

𝑧

donde:

𝑚 es la masa de la sustancia producida en el electrodo (en gramos).

𝑄 es la carga eléctrica total que pasó por la solución (en culombios).

𝐹 es la constante de Faraday.

𝑀 es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol).

𝑧 es el número de valencia de la sustancia como ion en la solución (electrones por ion).

Nótese que 𝑀/𝑧 es el peso equivalente de la sustancia alterada.

Para la primera ley de Faraday, dado 𝑀,𝐹 𝑦 𝑧 constantes, 𝑄 ∝ 𝑚

Para la segunda ley, si 𝑄, 𝐹 𝑦 𝑧 son constantes , 𝑚 ∝𝑀

𝑧

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En el caso que la electrólisis tenga lugar en corriente continua:𝑄 = 𝐼. 𝑡

donde:

𝐼 es la intensidad de corriente eléctrica (en amperios).

𝑡 es el tiempo transcurrido (en segundos).

Sustituyendo esta expresión para la carga 𝑄 en la ecuación anterior, obtenemos:

𝑚 =𝐼𝑡

𝐹.𝑀

𝑧

y por lo tanto con 𝑛 =𝑚

𝑀∶

𝑛 =𝐼𝑡

𝐹.1

𝑧

Donde 𝑛 es la cantidad de sustancia liberada en moles.

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Electrólisis. La electrólisis es el proceso quesepara los elementos de uncompuesto por medio de laelectricidad. En ella ocurre lacaptura de electrones por loscationes en el cátodo (unareducción) y la liberación deelectrones por los aniones en elánodo (una oxidación).

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Electrolisis se refiere a la reacción o reacciones químicas queacompañan el paso de una corriente suministrada por una fuenteexterna, a través de una solución electrolítica.

𝐼 =𝑞

𝑡=𝑛𝑒−

𝑡

𝐼 = intensidad.

𝑡= tiempo.

𝑞= numero de electrones.

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𝑣 = 𝑚𝑡 + 𝑏

𝑚 ∝1

𝐹

𝐹 = 𝑒. 𝑁𝐴

𝑒= numero de electrones.

𝐹= constante de Faraday

𝑁𝐴 = numero de Avogadro.

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La reacción de electrolisis difiere de otras ya que en la mitad de esta tiene lugar en un electrodo, y en la otra mitad en el segundo electrodo, que puede encontrarse a cierta distancia del primero.

Ejemplo: la electrolisis del agua.

Puede romperse en dos medias reacciones:

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La densidad de corriente en cualquier electrodo, depende de lasconcentraciones de reactivos y productos cerca del electrodo, igualque cualquier velocidad de reacción depende de concentración.

Los fenómenos asociados con la electrolisis se encuentranpropiamente relacionados con la cinética de reacciones en superficie

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Electrólisis del agua. • Nunca deben unirse los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a conseguir el

proceso y la batería se sobrecalentará y quemará.

• Debe utilizarse siempre corriente continua (energía de baterías o de adaptadores decorriente), nunca corriente alterna (energía del enchufe de la red).

• La electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos noentren en contacto, de lo contrario producirían una mezcla peligrosamente explosiva(ya que el oxígeno y el hidrógeno resultantes se encuentran en proporciónestequiométrica).

• Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador.El más común es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. Elsegundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidadespequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de manera que elhidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nuncadebe hacerse sin debida investigación y ayuda profesional.

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• La energía necesaria para separar a los ionese incrementar su concentración en loselectrodos es aportada por la fuente dealimentación eléctrica.

• En los electrodos se produce unatransferencia de electrones entre estos y losiones, produciéndose nuevas sustancias. Losiones negativos o aniones ceden electrones alánodo (+) y los iones positivos o cationestoman electrones del cátodo (-).

• En definitiva lo que ocurre es una reacción deoxidación-reducción, donde la fuente dealimentación eléctrica se encarga de aportarla energía necesaria

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Proceso de electrólisis.• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de

electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica ysumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo seconoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.

• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los ionesnegativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo(electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, sonatraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).

• en el ánodo se produce la oxidación y en el cátodo la reducción.

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Ejercicio 1.Calcule el tiempo en horas ,que debe pasar una corriente de 20 A a través de una celda electrolítica que contiene cloruro de sodio fundido NaCl para que genere 112L de cloro.Cl2 (g) . medido a condiciones normales de presión y temperatura .

1faraday =96500C

Masas atómicas

Na =23 Cl =35.5

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cantidad de carga 2𝐶𝑙− → 𝐶𝑙₂ +2𝑒− ∶ reacción en el ánodo

𝑄 = 𝐼. 𝑡 = 20. 𝑡

2 96500𝐶 → 22,4𝑙20𝑡 → 112𝑙

20𝑡 = 965.000𝑡 = 48.250𝑠

𝑡 =48.250𝑠

3.600𝑠= 13,4ℎ

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Ejercicio 2. En un proceso de cincado se somete a electrolisis el ZnCl2 fundido haciendo pasar una corriente de 3 A, Hasta que se depositan 25,4g de Zn metálico. Determine el tiempo en horas que demoro el proceso electrolítico.

𝐼 = 3𝐴 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑍𝑛 = 65,6𝑔 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙𝐶𝑙 = 35,5𝑔

1𝐹 = 96500𝐶 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑍𝑛 = 25,4𝑔

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Peso equivalente:

𝑃𝑒𝑞 =𝑀𝐴

𝜃=65,4

2= 32,7 𝑍𝑛𝐶𝑙₂

𝜃 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛

El peso equivalente es igual a la masa atómica(MA) dividido el sub parámetro.

𝑚 =𝑃𝑒𝑞. 𝐼. 𝑡

96500= 25,4 =

32,7.3. 𝑡

96500

𝑡 =25,4 . 96500

32,7 . 3= 24985,7𝑠

𝑡 =24985,7𝑠

3600𝑠𝑡 = 6,94ℎ

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Aplicaciones de la electrólisis.• Producción de aluminio, litio, sodio, potasio, y magnesio.

• Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio y clorato depotasio.

• Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, ensoldaduras, etc

• La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): estemétodo se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de laspiscinas.

• La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestosusando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodiopuro, oxígeno puro e hidrógeno puro.

• La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión.

• La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea unapelícula delgada de un metal menos corrosible sobre otro penco. 18

Ejercicio 3

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Ejercicio 3

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