WCLN - Electrolytic Cells-Type 2-Introduction - Chemistry

Summary

Este video explica el proceso de electrólisis utilizando electrodos inertes en soluciones acuosas, centrando la atención en la reducción y oxidación de agua y diversas especies iónicas. Se analiza cómo los iones, como el cobre (II) y el sulfato, se comportan durante la electrólisis en función de sus potenciales de reducción. También se abordan los efectos de sobrepotencial en el agua, lo que influye en qué especies se reducen u oxidan. Con ejemplos claros, se explica la teoría detrás de estos procesos en una celda electrolítica.

Takeaways

• 😀 En una celda electrolítica tipo 2, se utilizan electrodos inertes, como carbono o platino, para realizar la electrólisis de soluciones acuosas o agua.
• 😀 Al conectar la fuente de alimentación, los electrodos se cargan: el ánodo se carga positivamente y el cátodo negativamente.
• 😀 La electrólisis de una solución acuosa de cloruro de cobre 2, por ejemplo, genera iones Cu2+ y Cl-, pero también contiene una gran cantidad de moléculas de agua.
• 😀 En la tabla de reducción estándar, se observan dos reacciones con agua involucrada: una para la reducción (H2O + 2 electrones → H2 + 2 OH-) y otra para la oxidación (H2O → O2 + 4 H+ + 4 electrones).
• 😀 El agua en una solución acuosa puede ser reducida en el cátodo o sufrir oxidación en el ánodo dependiendo de las condiciones.
• 😀 En una celda electrolítica, si el catión tiene un potencial de reducción mayor que el de agua, se reduce; si no, el agua se reduce en su lugar.
• 😀 Si el catión está por debajo de un valor crítico en la tabla de reducción, el agua se reducirá en el cátodo en lugar de que el catión se reduzca.
• 😀 En el ánodo, los aniones pueden ser oxidados o el agua puede ser oxidada, dependiendo de su potencial de oxidación relativo.
• 😀 Los aniones que se encuentran debajo de un umbral en la tabla de reducción se oxidan a gases (por ejemplo, el ión cloruro se oxida a cloro en lugar de oxidarse el agua).
• 😀 La sobrepotencial del agua explica por qué, en la práctica, el agua se comporta como si tuviera un potencial de reducción más negativo, dificultando su reducción o oxidación.
• 😀 Si los aniones, como el sulfato, están presentes en una solución acuosa, no se oxidan en el ánodo, y es el agua la que se oxida, produciendo oxígeno y iones hidrógeno.

Q & A

¿Qué es una celda electrolítica de tipo 2?

Una celda electrolítica de tipo 2 utiliza electrodos inertes, como los de carbono o platino, y emplea la electrólisis de soluciones acuosas. Estos electrodos no reaccionan durante el proceso y son utilizados para llevar a cabo la descomposición de compuestos en sus iones correspondientes.

¿Cómo se conecta la celda electrolítica a la fuente de poder?

Los electrodos se conectan a una fuente de poder mediante cables. El electrodo conectado al terminal positivo de la fuente se convierte en el ánodo, y el electrodo conectado al terminal negativo se convierte en el cátodo.

¿Qué sucede cuando se cierra el interruptor de la celda electrolítica?

Cuando el interruptor se cierra, la fuente de poder toma electrones del electrodo conectado al terminal positivo y los envía al electrodo conectado al terminal negativo, lo que provoca que el ánodo tenga una carga positiva y el cátodo una carga negativa.

¿Por qué se utiliza una solución acuosa de cloruro de cobre (CuCl2) en este ejemplo?

Se utiliza una solución acuosa de cloruro de cobre (CuCl2) porque contiene iones de cobre (Cu2+) y cloruro (Cl-), que son relevantes para los procesos de reducción y oxidación que ocurren en los electrodos durante la electrólisis.

¿Qué es la sobrepotencial en el contexto de la reducción de agua?

El sobrepotencial es un fenómeno en el cual el agua se comporta de manera diferente a lo que indicaría su valor de potencial de reducción en la tabla. Esto significa que, aunque el valor teórico de la reducción de agua es 0.41V, en la práctica es más difícil reducir el agua debido a este efecto, lo que altera los resultados experimentales.

¿Qué ocurre en el cátodo durante la electrólisis de una solución acuosa?

En el cátodo, ocurre la reducción. Dependiendo del cation presente en la solución, este se reduce, o en su defecto, el agua se reduce produciendo gas hidrógeno (H2) y iones hidrógeno (H+). Si el cation tiene un potencial de reducción mayor que el agua, será el cation el que se reduzca.

¿Cuándo se reduce el agua en lugar de un catión en una celda electrolítica?

El agua se reduce en lugar de un catión si el catión tiene un potencial de reducción menor que el agua, es decir, si el catión está por debajo del marcador negro en la tabla de reducción. En este caso, se produce hidrógeno (H2) y iones hidrógeno (H+), en lugar de la reducción del catión.

¿Cómo afecta la posición de los iones en la tabla de reducción a la electroquímica?

Los iones que se encuentran por encima del marcador negro en la tabla de reducción son más fácilmente reducidos en el cátodo, mientras que los que están por debajo no lo son y se realiza la reducción del agua. La misma lógica aplica para los aniones en el ánodo.

¿Qué ocurre en el ánodo durante la electrólisis de una solución acuosa?

En el ánodo, ocurre la oxidación. Si el anión presente en la solución tiene un potencial de oxidación mayor que el agua, será el anión el que se oxide, produciendo gas en lugar de agua. Si el anión está por encima del marcador negro, se oxida el agua en lugar del anión.

¿Cómo se determina qué anión se oxida en el ánodo?

El anión que se oxida en el ánodo depende de su posición en la tabla de reducción. Los aniones que están por debajo del marcador negro tienen un mayor potencial de oxidación y, por lo tanto, se oxidan en el ánodo. Si el anión está por encima de esta línea, el agua se oxida en su lugar.