Electrólisis de soluciones acuosas
En la electrólisis de soluciones acuosas, solo un ión participa en la descarga selectiva de iones en cada electrodo durante la electrólisis. El ion que se selecciona para la descarga en un electrodo depende de varios factores, incluidos
Posición de los iones en la serie electroquímica.
Para los iones positivos, la facilidad de descarga disminuye al pasar de los menos electropositivos a los más electropositivos. Por ejemplo, si los iones de cobre e hidrógeno están presentes en solución, serán los iones de cobre los que tomarán electrones del cátodo para convertirse en átomos de cobre.
Para los iones negativos, la facilidad de descarga disminuye al pasar de los menos electronegativos a los más electronegativos.
Concentración de los iones en solución
Independientemente de la posición de los iones en la serie electroquímica, existe una tendencia a promover la descarga del ion más concentrado presente. Por ejemplo, en una solución concentrada de cloruro de sodio (es decir, salmuera), los dos cationes presentes son el ion cloro y el ion hidroxilo. Aunque el ion hidroxilo se oxida más fácilmente que el ion cloro, es el ion cloro el que se descargará porque su concentración es mucho mayor que la del ion hidroxilo.
Naturaleza del electrodo
Esto no es tan importante como ninguno de los otros dos factores, excepto en ciertos casos. Por ejemplo, en la electrólisis del cloruro de sodio fundido usando un cátodo de mercurio, los iones de sodio se descargan con preferencia a los iones de hidrógeno que son más bajos en la serie.
Electrólisis de una solución acuosa de sulfato de cobre usando electrodos de cobre
La electrólisis de una solución acuosa de sulfato de cobre usando electrodos de cobre (es decir, usando electrodos activos) da como resultado la transferencia de metal de cobre desde el ánodo al cátodo durante la electrólisis. El sulfato de cobre se ioniza en solución acuosa.
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CuSO4 ==> Cu (++) + SO4 (-.-)
Los iones de cobre cargados positivamente migran al cátodo, donde cada uno gana dos electrones para convertirse en átomos de cobre que se depositan en el cátodo.
Cu (++) + 2e (-) ==> Cu
En el ánodo, cada átomo de cobre pierde dos electrones para convertirse en iones de cobre, que se disuelven.
Cu ==> Cu (++) + 2e (-)
El ion sulfato no participa en la reacción y la concentración del sulfato de cobre en solución no cambia. La reacción se completa cuando el ánodo está completamente comido. Este proceso se utiliza en galvanoplastia.
Electrólisis de una solución acuosa de sulfato de sodio
La electrólisis de una solución acuosa de sulfato de sodio usando electrodos inertes produce hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo y una solución neutra de sulfato de sodio permanece inalterada por la electrólisis.
Reacción de cátodo:
4 H2O + 4 e (-) ==> 2 H2 + 4 OH (-)
Reacción del ánodo: 2 H2O ==> O2 + 4 H (+) + 4 e (-)
La reacción celular global es: 6 H2O ==> 2 H2 + O2 +4 H (+) +4 OH (-)
Si la reacción se lleva a cabo en un voltímetro Hofmann, con algún indicador universal en la solución, se notará que alrededor del cátodo la solución se vuelve alcalina y alrededor de ese ánodo la solución se vuelve ácida. Esto se explica de la siguiente manera:
En el cátodo:
Los iones de hidrógeno se eliminan de la solución, dejando un exceso de iones hidroxilo que hace que la solución sea alcalina, y
En el ánodo:
Los iones de hidroxilo se eliminan, por lo que queda un exceso de iones de hidrógeno que hace que la solución sea ácida.
Electrólisis de una solución de ácido sulfúrico diluido
La electrólisis de una solución acuosa de ácido sulfúrico diluido a menudo se lleva a cabo en un voltámetro Hofmann, un aparato en el que los gases que evolucionan en el ánodo y el cátodo se pueden recoger en tubos graduados separados. Cuando la solución se electroliza, se produce hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo. Se puede demostrar que estos gases están presentes en una proporción de 2 a 1 y resultan de la electrólisis del agua en condiciones ácidas.
El ácido sulfúrico es un electrolito fuerte que se disocia completamente.
