UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO


QUÍMICA II

Practica 2: Electrólisis



Objetivo
•El alumno identificara las reacciones que se desarrollan en los electrodos durante el proceso de Electrólisis.

•Reconocera la semi-reacción que caracteriza a cada electrodo que se tiene en el experimento.

• Observara la diferencia entre una celda electrolítica y una celda voltaica (galvanica).

• Experimentara con la electrolisis para comprender los efectos y aplicaciones que tiene este proceso en la vida cotidiana.

Sustento teórico
La electroquímica se dedica al estudio de los cambios químicos que produce la corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas; muchos metales se purifican o se depositan en joyas por métodos electroquímicos. Todas las reacciones electroquímicas comprenden la transferencia de electrones y por tanto son reacciones de oxidación-reducción. En los procesos electroquímicos se requiere algún método para introducir una corriente de electrones en algún sistema químico de reacción o de algún medio para retirar electrones. En casi todas las aplicaciones, el sistema de reacción se encuentra en una celda y una corriente eléctrica entra o sale por los electrodos. En algunas celdas electroquímicas se hace que ocurran reacciones químicas no espontaneas (que favorecen la formación de reactivos) por suministro de corriente eléctrica. Esteproceso se conoce con el nombre de electrólisis. Lisis significa “separación”, en muchas celdas electrolíticas los compuestos se separan en sus elementos componentes. La descomposición electrolítica es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy importantes en la industria moderna como ejemplo tenemos:

*Soda Caustica: La soda o sosa caustica (un producto químico importante para la fabricación de papel, rayón y película fotografica) se produce por la electrólisis de una disolución de sal común en agua. La reacción produce cloro y sodio. El sodio reacciona a su vez con el agua de la pila electrolítica produciendo sosa caustica. El cloro obtenido se utiliza en la fabricación de pasta de madera y papel.
*Horno Eléctrico: aplicación industrial importante de la electrólisis, que se utiliza para la producción de aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metalicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se deposita el metal electrolíticamente.

Material Utilizado

•1 Fuente de Poder

• 1 Vaso de Precipitado de 250 ml

• 1 Cables caiman

• 2 Electrodos de carbón

• 2 Cuentagotas

• 2 Tubos de Ensayo

• Rejilla para tubos de ensayo

Reactivos Utilizados

• Yoduro de Potasio (KI) 0.1M
• Cloruro férrico (FeCl3) 0.1M
• Benceno (C6H6)
• Fenolftaleína (C20H14O4)
• Agua Destilada (H2O)Reacciones Químicas

Electrólisis reacción global es,

Se observara en el experimento que el proceso de reducción siempre se realiza en el catodo tanto en la célula galvanica como en la electrolítica.
En el catodo se observara el desprendimiento de un gas lo cual pasa por que se esta desprendiendo hidrógeno como lo vemos en la reacción

Procedimiento

1. Se coloca el material y el equipo necesario sobre la mesa de trabajo, en forma ordenada.



Se prepara la celda electrolítica como se muestra en la figura. Observación: debemos tener cuidado de donde colocamos los electrodos, no se deben sumergir en la solución (para obtener buenos resultados) y de no tener la fuente de poder prendida.

Se coloca suficiente solución 0.1 M de Yoduro de Potasio hasta que los electrodos estén sumergidos lo suficiente para que podamos ver sus reacciones.

4. Se mide previamente el PH de la solución con el papel tornasol.
Observaciones: Al medir el pH con el papel indicador nos dimos cuenta que el papel no cambio de color, lo cual nos indica que su pH es neutro.

Se procede a conectar los electrodos y luego de eso se electroliza durante aproximadamente 15 minutos, colocando la fuente a un voltaje de 10 volts como mínimo. Observación: (si se requiere tener una reacción mas rapida es recomendable aumentar el voltaje) se espera y se observa detenidamente lo que sucede en los electrodos.

Se observa si se forman productos o si se producen cambios de color en la muestra, se anotan todas las observaciones, indicando en cual de los electrodos se han producido: el que va al polo positivo de la batería (anodo), y el que va alpolo negativo (catodo).

Observaciones: Al aplicar el voltaje, se observa que en el anodo se forma yodo molecular que rapidamente se solubiliza, y en el catodo empieza a burbujear por el desprendimiento del gas hidrogeno molecular, la muestra se torna de un color ambar

7.- Después de 15 minutos, se desconecta el anodo y se observa su color.



Se toman 2 ml aproximadamente del líquido pardo oscuro que se encuentra en el anodo, mediante un tubo cuentagotas y se transfiere el líquido a un tubo de ensayo. Se mide su PH nuevamente solo a esta solución inicialmente

9 Se agrega alrededor de 1 ml de benceno, que es mas denso y se anota el color de las dos fases líquidas. ¿Qué material se encuentra en la solución que rodea al electrodo positivo?

10.- Mediante otro cuentagotas, se transfiere aproximadamente 2 ml de la solución que se encuentra en el catodo a otro tubo de ensaye, se agregan unas gotas de la solución de fenolftaleína como indicador para determinar aproximadamente la concentración de iones de hidrogeno de la solución.

11 Por último se agrega 1ml de benceno y se agita. A esa misma muestra se agregan 2 ml de la solución de FeCl3 0.1 M gota a gota y se anotan los resultados.

Cuestionario

1 Define Electroquímica.

La electroquímica se dedica al estudio de los cambios químicos que produce la corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas. Los relojes digitales, las marchas de automóviles, las calculadoras y marcapasos son unos cuantos de los muchos dispositivos que dependen de la electricidad generada por medios electroquímicos.

Describe una celdaelectrolítica.

Las celdas electrolíticas son aquellas en las que la energía eléctrica de alguna fuente externa hace que ocurran reacciones químicas no espontaneas. Una celda electrolítica consta de un recipiente, de dos electrodos que van sumergidos en la solución reactivo, estos se encuentran conectados a una fuente de corriente continua. Suelen emplearse electrodos inertes que no intervienen en la reacción química.

Define la Electrólisis.

En algunas celdas electroquímicas se hace que ocurra reacciones químicas no espontaneas (que favorecen la formación de reactivos) por suministro de corriente eléctrica. Este proceso se conoce como el nombre de electrolisis. Consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. La palabra electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir ruptura.

Enuncia las Leyes de Faraday.

1) La cantidad de sustancia que experimenta oxidación o reducción en cada electrodo durante la electrolisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por la celda.
2) Un Faraday es la cantidad de electricidad que corresponde a la ganancia o perdida y, por tanto, al paso de 6.022*1023 electrones, o una mol de de electrones.
3) El peso de una sustancia depositada durante la electrólisis es proporcional al peso equivalente de la sustancia.

Define electrolito

Son compuestos que se ionizan (o se disocian en sus iones componentes) cuando se disuelven en agua para producir soluciones acuosas que conducen la corriente eléctrica. Son sustancias quecontienen iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Lo mas común es ver los electrolitos en solución acuosa pero también hay electrolitos fundidos y electrolitos sólidos.

¿Para qué sirve la fenolftaleína en este experimento?

Nos sirve como indicador para determinar aproximadamente la concentración de iones de hidrogeno de la solución.

Durante la electrólisis se forman varios tonos de color en la solución que se encuentra en el tubo en U ¿Qué representa cada color?

En el anodo se forma yodo molecular, en forma de laminas solidas que rapidamente se disuelven con el agua otorgando un color ambar y por parte del catodo hay desprendimiento de hidrogeno lo que produce burbujeo.

¿Por qué burbujea alrededor de un electrodo?

Por ocurre un desprendimiento del gas hidrogeno molecular.

¿Qué sustancia se formó en el anodo?

Yodo molecular, I-, OH-

10 ¿Qué sustancia se formó en el catodo?

H+, K+

11 Escribe las reacciones que se dan en el anodo y en el catodo.

En el catodo ocurre la semirreacción de reducción

2H2O+2e→H2+2OH-

Se generan iones OH que hacen que el medio se vuelva basico por lo que la
Fenoftaleína adquiere una coloración rosa.

En el anodo ocurre la semirreacción de oxidación:

2I+→I2+2e

Conclusiones

Lo primordial de esta practica como hemos visto es el estudio de la electrolisis, así como el estudio de los componentes que la conforman para llevarse acabo, es importante destacar, que la electrólisis nos da a conocer las características y propiedades de los elementos que actúan en la reacción química que se estudio.
En la practica delaboratorio se observa una reacción particular en cada unos de los electrodos que estan indicados con el polo positivo (anodo) y el polo negativo (catodo). Determinamos que en el anodo se forma yodo molecular que rapidamente se solubiliza, y en el catodo las burbujas se dan por el desprendimiento del gas que es el hidrogeno molecular. También se pudo notar que al inicio la solución tenía un pH neutro y después de dejarla actuar con la corriente eléctrica la medida del pH, al final en el catodo tuvo una elevación drastica hasta llegar a fuerte alcalinidad, gracias a la presencia del hidróxido de potasio (KOH).

Opinión personal

Fue interesante conocer en experimentación el proceso de electrolisis, ya que esta parte de la electroquímica es muy usada en la industria joyera, metalera e incluso en la vida cotidiana. Leí un artículo de internet donde decía que mediante la electrolisis la empresas de papel aluminio generaban grandes cantidades de esté, utilizaban para ello La bauxita, un óxido de aluminio, que hacen reaccionar durante varios minutos con un arco eléctrico de 1000 C° y al finalizar el aluminio quedaba en el fondo del recipiente y el personal de la empresa procedía a sacarlo. Este articulo capto mi atención, por que desconocía que por medio de la electrolisis se produce algo que es muy común utilizar.

Referencias


Capitulo 21: Electroquímica

Lectura tema 2_Electroquimica Autor: Ma. De Guadalupe García Hernandez.

Practica 2_Electrólisis Autor: Ma. De Guadalupe García Hernandez

https://www.fisicanet.com.ar/quimica/electrolisis/ap05_electrolisis.php