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ELECTRÓLISIS
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DEFINICIÓN
La electrólisis es simplemente usar electricidad para causar la descomposición del agua (H2O) en gas de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).
1. La electrólisis fue descubierta en 1800 por Anthony Carlisle y William Nicholson
2. y ahora es el método principal de producción de masa de gas hidrógeno para obtener energía.
EXPLICACIÓN SIMPLE
La electrólisis del agua pura es muy difícil, pero agregar solo una pequeña cantidad de iones facilita el proceso. En la mayoría de los lugares, hay suficientes minerales en el agua que la fuerza iónica o la conductividad del agua es lo suficientemente grande como para que la electrólisis ocurra de manera efectiva sin necesidad de agregar iones adicionales al agua (es por eso que no desea poner su tostadora o secador de pelo en agua).
El agua se disocia en iones H + e iones OH–; los iones H + son atraídos al electrodo negativo (el cátodo) y se convierten (reducen) en un átomo de hidrógeno (H) (es decir, e- + H + → H). Esto es altamente inestable e inmediatamente reacciona con otro átomo de hidrógeno para producir H2 (gas), gas de hidrógeno molecular.
En el otro electrodo (el ánodo), se produce oxidación. Los iones OH– son atraídos al electrodo positivo donde se oxidan para formar oxígeno gaseoso (O2) e iones de hidrógeno (H +). Sin embargo, si hay cloruro presente, se oxidará (en lugar de los iones OH–) y formará gas de cloro, que luego reaccionará con el agua para formar ácido hipocloroso.
- La reacción del cátodo es: 2H + + 2e- (cátodo) → H2 (g)
- La reacción del ánodo es: 2OH– → 4e- (ánodo) + O2 + 2H +
- La reacción general es: 2H2O → 2H2 (g) + O2 (g)
UNA EXPLICACIÓN MÁS COMPLETA
Cuando se aplica corriente al agua, los cationes y aniones viajan al ánodo y al cátodo, respectivamente, donde sufren oxidación o reducción, según corresponda.
Los iones de hidronio migran con gran movilidad a través del mecanismo de Grotthuss (es decir, el salto de protones) al cátodo donde un ion de hidrógeno (H +) se adsorbe al electrodo de platino dejando atrás el producto del agua. El protón se reduce a su especie de radical monoatómico (H) y ahora es un átomo de hidrógeno unido de forma individual que se difunde en dos dimensiones hasta que reacciona con otro átomo de hidrógeno radical para formar hidrógeno gaseoso. El gas H2 puede ingresar en cavidades nanoscópicas en el agua líquida (nano burbujas), o puede existir como una molécula de hidrógeno solvatado, para-H2 y orto-H2, confinada dentro de la pequeña jaula dodecaédrica (H2O) del hidrato de clatrato sII (basado en los estados propios acoplados de traslación-rotación). La oxidación de los aniones ocurre en el ánodo.
Los iones de hidróxido (OH–) migran a través de la hipercoordinación transitoria de los hidróxidos al ánodo donde se oxidan para formar oxígeno molecular. Sin embargo, debido a que el agua es un mal conductor de la electricidad, generalmente se han agregado sales que contienen cloruro (por ejemplo, NaCl, KCl, Ca (Cl) 2, etc.) o están presentes en las aguas del grifo y subterráneas. Esto produce semirreacciones competitivas en el ánodo; El sobre potencial para la oxidación de cloruro a cloro es menor que el sobre potencial para la oxidación del agua para producir oxígeno. Por lo tanto, el cloruro se oxida preferentemente en el ánodo para formar gas de cloro (Cl2), que reacciona con el agua para formar ácido hipocloroso (H2O + Cl2 → 2HOCl).
Reacciones por electrólisis de agua:
- La reacción del cátodo es: 4H2O (l) + 4e- (del cátodo) → 2H2 (g) + 4OH– (aq)
- La reacción del ánodo es: 6H2O (l) → 4e- (al ánodo) + O2 (g) + 4H3O + (aq)
- La reacción general es: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g).
Fuente: http: //www.molecularhydrogenfoun…
