Electroquímica. Celdas electrolíticas (clase 2)

Summary

En este video, se explora el proceso de electrólisis, una técnica que usa electricidad para descomponer compuestos químicos, en contraste con las reacciones de óxido-reducción espontáneas. Se explica cómo la electrólisis se utiliza para descomponer el cloruro de sodio, produciendo sodio metálico y cloro diatómico, a través de la interacción de iones en un medio fundido. Además, se detallan los cálculos necesarios para determinar la cantidad de producto generado en función de la corriente, el tiempo y la constante de Faraday, proporcionando una comprensión práctica de los principios electroquímicos involucrados.

Takeaways

• 😀 La electroquímica estudia la conversión de energía eléctrica en energía química y viceversa.
• 😀 Las reacciones de óxido-reducción no espontáneas requieren energía eléctrica para llevarse a cabo, a través de un proceso conocido como electrólisis.
• 😀 La electrólisis es la ruptura de moléculas mediante electricidad, donde los iones se desplazan hacia los electrodos y se producen nuevas sustancias.
• 😀 Para realizar la electrólisis del cloruro de sodio (NaCl), es necesario fundirlo, ya que en su estado sólido no tiene iones con movimiento libre.
• 😀 En el proceso de electrólisis del cloruro de sodio fundido, el sodio se reduce en el cátodo y el cloro se oxida en el ánodo.
• 😀 La constante de Faraday (96,485 C/mol) se usa para calcular la cantidad de producto obtenido en una electrólisis, en términos de moles de electrones.
• 😀 El número de moles de producto obtenido depende de la corriente eléctrica, el tiempo de electrólisis, y la cantidad de electrones involucrados en la reacción.
• 😀 Para determinar la cantidad de sodio producido, se usa la reacción de reducción del sodio, y para cloro se usa la de oxidación del cloro.
• 😀 Los cálculos para la cantidad de producto obtenido incluyen factores de conversión entre carga eléctrica (C), corriente (A) y tiempo (s).
• 😀 Es posible calcular también el tiempo, la intensidad de la corriente o la carga eléctrica empleada en un proceso de electrólisis si se conocen otros datos como la cantidad de producto o la corriente.
• 😀 La conversión de moles de producto a unidades de masa o volumen (gramos, litros, etc.) se puede hacer después de calcular los moles de la sustancia producida.

Q & A

¿Qué es la electroquímica?

La electroquímica es una rama de la química que estudia la conversión de energía eléctrica en energía química y viceversa.

¿Cómo se clasifica la electroquímica?

La electroquímica se divide en dos áreas principales: las reacciones de óxido-reducción espontáneas, que producen energía eléctrica, y las no espontáneas, que requieren de energía eléctrica para llevarse a cabo.

¿Qué es la electrólisis?

La electrólisis es el proceso en el cual se utiliza energía eléctrica para llevar a cabo reacciones de óxido-reducción no espontáneas. En este proceso, las moléculas se rompen por medio de electricidad.

¿Cuál es el principio detrás de la electrólisis?

La electrólisis se basa en la ruptura de moléculas mediante electricidad, y para que este proceso sea efectivo, deben existir iones con libre movimiento y un par de electrodos entre los cuales se pueda establecer una diferencia de potencial eléctrico.

¿Cómo se lleva a cabo la electrólisis del cloruro de sodio?

En la electrólisis del cloruro de sodio fundido, los iones de sodio se desplazan hacia el cátodo, donde se reducen a sodio metálico, y los iones de cloro se desplazan hacia el ánodo, donde se oxidan a cloro diatómico.

¿Por qué no se puede realizar la electrólisis del cloruro de sodio en estado sólido?

El cloruro de sodio en estado sólido forma una red cristalina que impide el movimiento libre de los iones, lo que es necesario para que la electrólisis ocurra. Sin embargo, cuando se funde, los iones adquieren libertad de movimiento y pueden participar en el proceso.

¿Qué es la constante de Faraday y cómo se utiliza en los cálculos de electrólisis?

La constante de Faraday es una constante que describe la carga eléctrica de un mol de electrones, equivalente a 96,485 C (coulombs). Se utiliza en los cálculos para determinar la cantidad de producto obtenido en la electrólisis, relacionando la corriente eléctrica, el tiempo y los moles de electrones involucrados.

¿Cómo se puede calcular la cantidad de producto obtenido en una electrólisis?

Para calcular la cantidad de producto, se multiplica la corriente eléctrica por el tiempo, y luego se aplica la constante de Faraday, considerando los moles de electrones requeridos para cada reacción de reducción u oxidación.

¿Qué unidades se deben considerar al realizar cálculos en un proceso de electrólisis?

Se deben considerar las unidades de corriente eléctrica (amperios), tiempo (segundos), carga eléctrica (coulombs), y los moles de electrones involucrados en la reacción, además de la constante de Faraday para hacer las conversiones necesarias.

¿Qué pasos seguir si se requiere determinar el tiempo, la corriente o la cantidad de carga en un proceso de electrólisis?

Si se requiere determinar el tiempo, se deben conocer la corriente y la cantidad de producto obtenido. Si se necesita conocer la corriente, se deben conocer el tiempo y la cantidad de producto. Para determinar la carga, se usan los datos de corriente y tiempo.