Electrólisis: Fundamentos, Leyes de Faraday y Aplicaciones Industriales
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Fundamentos y Proceso de la Electrólisis
En la electrólisis, la energía eléctrica se transforma en energía química mediante una reacción redox no espontánea. Este proceso se produce al aplicar una corriente eléctrica continua en sentido contrario a la que generaría una pila.
En el interior de la celda electrolítica, se produce un transporte de masa y carga eléctrica: los aniones se dirigen al ánodo. Por el circuito exterior, el transporte de carga eléctrica se realiza mediante los electrones que van del ánodo al cátodo.
La Sobretensión en la Electrólisis
Si dos electrodos forman una pila, para revertir el proceso, debe aplicarse una corriente eléctrica continua cuya tensión sea igual a la de la pila. Sin embargo, en la práctica, es necesario aplicar una tensión mayor. Esto se debe a los procesos que ocurren en los electrodos y que dificultan la reacción redox no espontánea.
La sobretensión es la diferencia entre la tensión real que debe aplicarse para que ocurra una reacción redox no espontánea y la tensión teórica.
Productos de la Electrólisis
Para que se produzcan los productos deseados, es necesario suministrar una energía eléctrica superior a la teórica. Las sustancias que se van a producir se pueden predecir mediante los potenciales estándar.
- Sales Fundidas: Si en una cuba electrolítica hay varias sales fundidas, en primer lugar se reduce el catión de potencial más positivo o menos negativo.
- Sales Disueltas en Agua: Si se trata de sales disueltas en agua, hay que tener en cuenta la posible reducción-oxidación del agua misma.
Leyes de Faraday de la Electrólisis
Las Leyes de Faraday describen cuantitativamente los procesos electrolíticos:
- Primera Ley: La cantidad de sustancia que se oxida o se reduce en los electrodos es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que atraviesa la cuba electrolítica.
- Segunda Ley: Un Faraday (96500 C) deposita o libera 1 equivalente redox de cualquier sustancia.
Un equivalente redox es la masa molar dividida por la valencia que utiliza, es decir, el número de moles de electrones intercambiados por un mol de sustancia.
Equivalente Electroquímico
El equivalente electroquímico es la cantidad de sustancia que se oxida o reduce con 1 Culombio (C).
Aplicaciones Clave de la Electrólisis
La electrólisis tiene diversas aplicaciones industriales y tecnológicas:
Galvanostegia
Proceso por el cual se obtienen precipitados metálicos adherentes sobre objetos metálicos, con fines decorativos o protectores.
Galvanoplastia
Consiste en la reproducción de objetos mediante la electrólisis, creando réplicas exactas.
Obtención de Sustancias
Mediante la electrólisis se puede obtener todo tipo de sustancias, incluyendo elementos puros como el cloro, sodio o aluminio.
Refino Electrolítico
La electrólisis permite la purificación de metales, eliminando impurezas para obtener materiales de alta pureza.