Pila Daniell, Electrólisis, Galvanoplastia y Obtención del Oxígeno: Química Electroquímica

(A) Pila Daniell

1. En el ánodo de Zn los electrones se producen por una semirreacción de oxidación. Este electrodo se llama polo (-): Zn(s) → Zn²⁺(ac) + 2e⁻

2. Los electrones producidos se mueven por un circuito externo, en el cual se ha colocado una bombilla de luz o un motor eléctrico que consuma energía eléctrica.

3. Los electrones pasan del circuito externo al cátodo de Cu, donde se produce la reducción de los iones Cu²⁺. Este electrodo se llama polo (+): Cu²⁺(ac) + 2e⁻ → Cu(s)

4. Para cerrar el circuito, los iones deben moverse a través de las soluciones acuosas de la pila. Los cationes se moverán hacia el cátodo de Cu y los aniones hacia el ánodo de Zn, para que se mantenga la electroneutralidad, a través de un puente salino (un tubo de vidrio doblado en U, tapado en sus extremos con lana de vidrio y llenado con una disolución de una sal que no intervenga en las reacciones de electrodo; se usa frecuentemente KNO₃).

(B) Celda electrolítica

En una celda electrolítica se produce una reacción redox por medio de energía eléctrica. La electrólisis puede efectuarse pasando corriente continua por una solución acuosa de un electrolito, o por una sal u óxido fundido (sin H₂O), por ejemplo: electrólisis del NaCl (fundido).

Galvanoplastia

Este proceso se vale de la electrólisis para depositar una fina capa de un metal sobre otro metal, a fin de impartirle resistencia a la corrosión. Por ejemplo: depósito por electrólisis de Ni sobre una pieza de acero.

Oxígeno

Usos

Es el agente de oxidación más usado. Se emplea en la industria del acero, principalmente para eliminar impurezas del acero, y para blanquear pulpa de madera y papel. En medicina, también se usa con el acetileno en la soldadura oxiacetilénica.

Isótopos

• ¹⁶O (el más abundante, 99,8 %)
• ¹⁷O
• ¹⁸O

Obtención a nivel industrial

Se puede obtener por el método de Linde: la licuefacción del aire por compresión y enfriamiento, lo que permite obtener una mezcla líquida cuyos componentes pueden ser separados por destilación, dadas las diferencias de los puntos de ebullición de los componentes. Es el procedimiento de mayor importancia industrial.

Obtención a nivel de laboratorio

Se obtiene por descomposición de compuestos oxigenados, por ejemplo, el clorato de potasio, que se descompone por acción del calor: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

La reacción se produce a la temperatura de fusión del KClO₃. A más de 400 °C la descomposición continúa: KClO₄ → KCl + 2O₂. En esta reacción el O₂ se desprende tumultuosamente y puede producir explosiones.