ELECTROLISIS electrolisis
PROCESOS ELECTROQUIMICOS IMPORTANTES
PILAS
ELECTROLITOS
ARRHENIUS Y LOS ELECTROLITOS
CATIONES Y ANIONES
REGRESAR

Faraday.

Se llaman reacciones de electrolísis a aquéllas en las que se utiliza un potencial eléctrico para producir y una reacción química.

La mayoría de los sólidos no metálicos y las sales son aislantes (no conductores de la corriente eléctrica). Si se cuenta con un circuito eléctrico (de corriente directa o alterna) con unos electrodos (de zinc, cobre, magnesio o grafito) y se introducen en agua destilada, benceno, alcohol o disolución de azúcar, el foco del circuito no encenderá (dado que éstos no son conductores).

Sin embargo, si al agua se le agrega un poco de cloruro de sodio, ácido clorhídrico o hidróxido de sodio, el foco del circuito encenderá. Estas disoluciones son conductoras de la corriente eléctrica.

Michael Faraday (1791-1867), científico inglés, estudió el fenómeno llamado electrólisis, que consiste en la descomposición de una sustancia al paso de la corriente eléctrica.

Dicho fenómeno tiene lugar en recipientes conocidos como celdas electrolíticas. Una celda electrolítica está constituida por dos conductores llamados electrodos; uno positivo o ánodo (atrae los aniones) y el otro negativo o cátodo (capta los cationes) conectados a una fuente de corriente eléctrica, que puede ser una pila o batería. Los electrodos están inmersos en el electrólito.

Como se sabe, algunas disoluciones contienen iones positivos y negativos procedentes de la sustancia disuelta. Estas sustancias son los electrólitos. El ácido clorhídrico, el cloruro de sodio o el cloruro de cobre(II) son ejemplos de electrólitos.

La pila o batería funciona como una fuente de electrones que los impulsa de un electrodo hacia el otro, generando la fuerza necesaria para que las cargas eléctricas se desplacen.

La reacción química (Redox) que tiene lugar al pasar una corriente eléctrica a través de un electrolito, como coloruro de cobre (II) se denomina electrólisis. El proceso de electrólisis es muy importante en la producción de metales como el aluminio (Al), potasio (K), magnesio (Mg) y sodio (Na) a partir de sus electrolitos fundidos.

Para fabricar joyería económica, puede depositarse una capa de oro o de plata sobre otro metal, asi las piezas tienes lo que se conoce como un "baño de oro" o de plata. Se utiliza una solución electrolítica que contiene iones Au3+ que se reducen en el catodo. el Auº se deposita sobre la pieza metálica y la recubre con una capa de oro metálico (dorado). De igual forma se logra el plateado.

ejemplo:

plateado de una llave

elis1

PROCESOS ELECTROQUIMICOS IMPORTANTES

elis2

Galvanizado

Consiste en recubrir con una capa de zinc las piezas de hierro, que se oxidan facilmente. La reacción en el cátodo es la reducción de los iones Zn2+ a Znº y se produce el mismo resultado: se forma un recubrimiento metálico.

Anonizado

Algunas veces un metal se oxida deliberadamente; es el caso del aluminio que se utiliza como ánodo para formar una capa de óxido de aluminio (Al2O3) que evita la corrosión del metal. En caso del hierro, el óxido formado se desprende facilmente y el resto de la pieza sigue sufriendo corrosión.

QUIMICA Y GENERACION DE ELECTRICIDAD

Se pueden utilizar reacciones químicas para generar electricidad, ya que las reacciones de óxido-reducción espóntaneas dan lugar a una transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce, produciendo una corriente eléctrica, es decir, transformación de energía química en energía eléctrica. De esta manera funcionan las pilas y baterías ordinarias.

PILAS

¿Cómo funciona una pila?

De manera sencilla, diremos que se trat de reacciones químicas que se producen espontáneamente dando lugar a un flujo de electrones; donde una parte del sistema los pierde y otra los gana (reacción de óxido-reducción)

Hay varios tipos de pilas:

Leclanchè (1839-1882) ingeniero francés inventó la pila seca en 1867 que estaba diseñada con un polo negativo de zinc y un polo positivo que era un cilindro de carbón rodeado de dióxido de manganeso (MnO2), el cual actuaba como despolarizante (sustancia utilizada para evitar las burbujas de hidrógeno que se formaban en el electrodo). El electrólito era cloruro de amonio (NH4Cl) disuelto en agua.

elis3

La disolución de sal en agua posee una característica particular: conduce la corriente eléctrica (la disolución de azúcar no conduce la corriente eléctrica porque no genera partículas con carga eléctrica). Al disolverse los cristales de sal que tienen forma cúbica, producen partículas diminutas con carga eléctrica (llamadas iones) positivas como el sodio (Na+) y negativas como el cloro (Cl–). Estas partículas se distribuyen entre las moléculas de agua y debido a que son incoloras en disolución acuosa como la sal común y el azúcar no se perciben a simple vista, y se asemejan al agua natural. En cuanto al agua destilada, ésta no contiene sales disueltas (es químicamente pura), por lo que tampoco conduce la corriente eléctrica.

Celdas Galvánicas las celdas galvánicas producen energía eléctrica a partir de ciertas reacciones químicas. Esta celda está formada por dos electrodos y, al igual que en la celda electrolítica, la reducción ocurre en el cátodo y la oxidación en el ánodo, pero difiere de ella, en que el cátodo y el ánodo están, cada uno, en soluciones diferentes, ya que es esta celda la solución de iones Zn+², se encuentra separada de la solución que contiene iones Cu+², por medio de una barrera porosa a través de la cual pueden difundirse los iones.

Esta separación se hace, porque de esta forma es que se obtendrá la electricidad. La reacción se lleva a cabo hasta que se cierra el interruptor que se encuentra en el circuito externo. La electricidad que se produce es suficiente para encender una lámpara. El electrodo de Zn pierde electrones, convirtiéndolo en ánodo y ocurriendo oxidación. El electrodo de Cu se convierte en cátodo debido a que gana electrones, ocurriendo la reducción.

ELECTROLITOS

Un electrólito es una disolución que conduce la electricidad y se dividen en:

ACIDOS BASES O HIDROXIDOS SALES
Ácido nítrico (HNO3) Hidróxido de potasio o potasa (KOH) Nitrato de potasio (KNO3)
Ácido sulfúrico (H2SO4) Hidróxido de sodio o sosa (NaOH) Cloruro de potasio (KCl)
Ácido clorhídrico (HCl) Cloruro de sodio (NaCl)

Los no electrólitos son compuestos que no generan iones al disolverse; por ejemplo:

Ionización es el proceso por el cual se producen iones. Existen diferentes métodos para formarlos, ya sea a partir de átomos o moléculas; generalmente, los compuestos de enlace iónico forman disoluciones electrolíticas.

Svante Arrhenius..

En 1881, antes de cumplir 22 años, el destacado químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), había realizado muchos experimentos para medir la conductividad eléctrica de las diferentes disoluciones. Dos años después midió la conductividad de varias disoluciones en diferentes concentraciones. En 1884 en su tesis doctoral, sustentó su teoría sobre la disociación electrolítica, que le valió ser galardonado con el premio Nobel de Química en 1903.

La teoría de Arrhenius se puede resumir como sigue:

Las disoluciones de electrólitos son malas conductoras de corriente eléctrica, comparadas con los conductores metálicos (sólidos) como oro (Au), plata (Ag) y cobre (Cu).

Los electrolitos para el deportista.

Como deportistas estamos interesados en los dos electrolitos. Recíprocamente, el sodio se halla de forma predominante en el exterior de las células y lleva altos niveles de agua en el flujo sanguíneo. Hay un equilibrio natural de sodio y potasio. Pero una excesiva cantidad de ambos puede conducir a situaciones conflictivas. La gente que retiene mucho liquido puede ser propensa a un tipo de tensión alta. Este es un mal común, incluso en deportistas, aunque es una ventaja casuísticamente, ya que una tensión alta incrementa la vascularizacion visible de una persona delgada. Otro problema es que altos niveles de sodio junto con altos niveles de fluido sanguíneo permiten generalmente un derramamiento de fluido sanguíneo desde los capilares a la piel, donde una cantidad inusual de agua es almacenada.

Electrolito Molécula que se disocia en fase acuosa formando aniones,con carga eléctrica negativa,y cationes con carga eléctrica positiva.Veremos el cloruro sódico Cl Na.Los electrolitos aseguran la presión osmótica de todos los líquidos biológicos y por esto son muy imporatantes y obedecen a leyes muy estrictas.

Sodio (Na)

Se encuentra en el líquido extracelular,donde ejerce su papel manteniendo la presión osmótica y reteniendo el agua.Su misión principal es regular la cantidad de agua dentro del organismo.Si tenemos poca cantidad no podremos retener agua y habrá una tendencia a la deshidratación,por el contrario si tenemos mucha cantidad,nos hinchamos,es decir retenemos agua. El sodio está presente en casi todos los alimentos,siendo muy ricos en él,los quesos y el pan.La principal fuente alimentaria la tenemos en la sal común,en general el sabor salado se acepta muy bien y el consumo de sodio está por encima de las necesidades reales,el exceso de sodio se elimina por la orina. La recomendación está en 6 g/día de Cl Na como máximo.En personas con hipertensión la recomendación está en no sobrepasar el g/día. El sodio junto con el potasio es esencial para ciertas funciones corporales, por ejemplo, el sodio asiste en la absorción de carbohidratos en el intestino grueso.

Potasio (k)

El potasio es el principal catión del medio intracelular.Regula el contenido en agua del interior de la célula.También interviene en otras funciones importantes: síntesis proteica y síntesis de glúcidos así como en la excitabilidad neuromuscular. No existen carencias dietéticas de potasio,ya que todos los alimentos lo contienen en cantidad suficiente,por el contrario las dietas pobres en potasio son de difícil realización práctica.

El potasio se halla en las mismas cantidades que el sodio a través de todo el cuerpo, pero mayormente se halla dentro de las células musculares. Es responsable, junto con los carbohidratos, de mantener el máximo de agua dentro de las células musculares. El potasio regula el ritmo cardiaco.

Cloro (Cl)

El cloro es el principal anión del líquido extracelular.Su misión es mantener la presión osmótica y también el equilibrio ácido básico.Es el componente esencial del jugo gástrico. Las necesidades son de 1 g/día y están suficientemente cubiertas.Todos los alimentos ricos en sodio o en potasio lo son también en cloro.

Contenido en agua de distintos alimentos

Las bebidas para deportistas contienen glucosa y electrolitos los cuales no se encuentran en el agua, este tipo de bebidas se toman cuando se hace ejercicio por mas de una hora, en un día muy caliente durante el verano, para aquellos que no tomen mucha agua.

Cromo (Cr)

Es un mineral que facilita la función de la insulina la cual transporta glucosa, aminoácidos y grasa. Las propagandas anuncian que esta sustancia ayuda a aumentar músculo, reducir la grasa y aumentar la glucosa disponible para la energía Sin embargo, las investigaciones que usan medidas más precisas de la composición del cuerpo, no comprueban estos resultados Los suplementos con cromo NO son necesarios ya que el consumo de alimentos integrales llena los requisitos de cromo del cuerpo.

CATIONES Y ANIONES

Arrhenius propuso que los electrólitos en contacto con agua forman una disolución con iones positivos y negativos que se encuentran en equilibrio y pueden conducir la electricidad; por ejemplo:

El cloruro de sodio (NaCl), al disolverse en agua, se disocia en un catión sodio (Na+) y en un anión cloruro (Cl–).

NaCl -----------------------> Na+(catión) + Cl-(anión)

Los signos + y – y los números superíndices, indican el tipo y número de carga que tiene cada ion.

El cloruro de potasio (KCl), al disolverse en agua se disocia en un catión potasio (K+ ) y en un anión cloruro (Cl–).

KCl -----------------------> K+(catión) + Cl-(anión)

Un ejemplo de la formación de un compuesto iónico por medio de cationes y aniones es:

Ca2 +(catión) + O-2 -(anión)----------------------> Ca2 + O-2 (compuesto neutro) = º (neutra)

elis4.

Profr. Ricardo Caudillo S.

arriba