Te acabas de convertir en un electrón. (Felicitaciones). Orgulloso propietario de una sola cantidad de carga negativa, vives felizmente en un cable de metal, libre de flotar a tu antojo.
De repente, todo cambia en tu mundo. El villano Dr. Doom ha conectado su cable a una batería y sumergido su hogar en agua. Peor aún, estás en el lado negativo del circuito (el cátodo). Eso significa que una inundación de electrones nuevos fluye hacia su vecindario. Toda la carga negativa te hace sentir incómodo y decides irte.
¿Pero a dónde ir? Al mirar a su alrededor, se ven principalmente moléculas de agua estables. Ninguno de ellos necesita un electrón extra. No te quieren.
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Un ión hidróxido flota por. Ya tiene una carga negativa, por lo que aún eres menos deseado allí.
Finalmente, ves un protón solitario. Su carga positiva coincide con su carga negativa. Con gusto te unes a él para hacer un átomo de hidrógeno. En algún lugar cercano, otro electrón se encuentra con otro protón para formar otro átomo de hidrógeno. Su átomo se une con el otro átomo de hidrógeno para crear una molécula de hidrógeno estable. Juntos, los cuatro flotan en el aire y viven felices para siempre.
[matemáticas] 2 \ text {H} ^ + (aq) + 2e ^ – \ rightarrow \ text {H} _2 (g) [/ math]
Mientras tanto, en el otro lado del agua, está ocurriendo el problema opuesto. En lugar de tener demasiados electrones, el ánodo cargado positivamente no tiene suficiente. Comienza a robar electrones perdidos de los iones de hidróxido a su alrededor.
Los radicales de hidróxido sin carga recién formados son inestables. Reaccionan entre sí para formar moléculas de oxígeno, gas y agua.
[matemáticas] 4 \ text {OH} ^ – \ rightarrow \ text {O} _2 (g) + 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) + 4e ^ – [/ math]
Al final, el hidrógeno y el gas oxígeno salen del agua.
La electrólisis del agua es en realidad un poco más complicada de lo que esta respuesta hace sonar [1], pero espero que esto sea una buena introducción a los procesos físicos clave involucrados. Por supuesto, también puede aplicar electrólisis a soluciones con otras sustancias en ellas; en ese caso, la carga probablemente fluye hacia los iones solutos en lugar de los iones hidróxido e hidronio ya presentes en el agua pura. Esto podría tener todo tipo de efectos diferentes, por ejemplo, podría crear sólidos que precipiten de la solución. Pero los mismos mecanismos están activos. Solo necesita descubrir cómo se aplican a su problema específico.
Notas al pie
[1] Electrólisis del agua
