QUE ES LA ELECTROLICIS

La electrólisis o electrolisis¹ es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

Índice

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• 1Historia
• 2Proceso
  • 2.1Electrólisis del agua
  • 2.2Aplicaciones de la electrólisis
• 3Referencias
• 4Enlaces externos

Historia[editar]

Fue descubierta accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. En 1834 el físico y químico inglés Michael Faradaydesarrolló y publicó las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos.

Véase también: Leyes de Faraday de la electrólisis

Proceso[editar]

Animación sobre la electrólisis del agua.

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.²
• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
• La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz griega de las palabras. Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en pilas. Una forma fácil también de recordar la terminología es teniendo en cuenta la primera letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en él ocurre; es decir: en el ánodo se produce la oxidación (las dos palabras empiezan con vocales) y en el cátodo la reducción (las dos palabras comienzan con consonantes).
• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.

Electrólisis del agua[editar]

Diagrama simplificado del proceso de electrólisis.

Si el agua no es destilada, la electrólisis no sólo separa el oxígeno y el hidrógeno, sino los demás componentes que estén presentes como sales, metales y algunos otros minerales (lo que hace que el agua conduzca la electricidad no es el H₂O, sino que son los minerales. Si el agua estuviera destilada y fuera 100 % pura, no tendría conductividad).

Es importante hacer varias consideraciones:

• Nunca deben unirse los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a conseguir el proceso y la batería se sobrecalentará y quemará.
• Debe utilizarse siempre corriente continua (energía de baterías o de adaptadores de corriente), nunca corriente alterna (energía del enchufe de la red).
• La electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario producirían una mezcla peligrosamente explosiva (ya que el oxígeno y el hidrógeno resultantes se encuentran en proporción estequiométrica).
• Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador. El más común es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de manera que el hidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nunca debe hacerse sin debida investigación y ayuda profesional.

Aplicaciones de la electrólisis[editar]

Hierro puro (99,97 %+), en pedacitos, refinado electroliticamente.

• Producción de aluminio, litio, sodio, potasio, y magnesio.
• Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio y clorato de potasio.
• Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. Ver más en hidrógeno diatómico.
• La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloraciónecológica del agua de las piscinas.
• La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro.
• La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión.
• La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.

COMO FUNCIONAN LAS BATERIAS

La batería realiza las siguientes funciones:

1. Suministrar corriente para el arranque del motor

2. Suministrar corriente cuando la demanda de esta excede a la que es capaz de entregar al sistema de carga.

3. Estabilizar el voltaje del sistema durante el funcionamiento.

4. Proporcionar toda la electricidad del vehiculo mientras el motor no esta en marcha

Constitución y Funcionamiento

La batería del automóvil está formada principalmente por una caja o cáscara,  que es el recubrimiento de plástico, color negro regularmente, cerrada herméticamente para evitar fugas de liquido de la batería (llamado electrolito) resistente al ácido, a golpes leves, pero también ligera

Bornes o terminales de la batería.

Los bornes o terminales de las baterías regularmente se encuentran situados en la parte superior de la batería. Son postes en forma cónica redondeados, forjados en frío. Existe también otro tipo de baterías con bornes o terminales laterales con rosca hembra (internas).

Los acumuladores con terminales superiores son menos problemáticos, ya que los vapores de la gasificación no se acumulan con facilidad, como en los acumuladores con terminales laterales, donde causan daños y corrosión. Otra desventaja de los acumuladores con terminales laterales consiste en la posibilidad de dañar el alternador y el propio acumulador, cuando los cables se conectan equivocadamente y con ello se invierte la polaridad.
Por otra parte, cada uno de los bornes o terminales corresponde a una polaridad positiva (+) o negativa (-) y se conectan a un circuito externo. Uno de estos bornes, el positivo, es de mayor tamaño o diámetro para evitar que se haga una instalación incorrecta al confundirlo con el borne negativo.
En la parte interior de los bornes, sobre la superficie de la carga, se indican los símbolos en forma moldeada con el fin de identificar la polaridad al realizar la conexión. Una conexión invertida puede ocasionar una avería en el sistema eléctrico.

Placas Contienen el material activo sobre una rejilla plana. Las negativas cargadas contienen plomo esponjoso (Pb), que es de un color gris. Las placas positivas cargadas contienen peróxido de plomo (PbO2), que es de un color marrón obscuro. Una cantidad similar de placas, ya sean negativas o positivas, se conecta a una barra para formar un grupo de placas. Cada grupo de placas va soldado a una brida. El material de la placa es seco y sólido, pero poroso; de esta manera el electrolito no puede penetrar. Las rejillas son conductoras de la corriente generada por los materiales de la placa.

Los grupos de placas están unidos a una lámina de contacto del poste o varillas, en forma vertical y horizontal, y sirven para distribuir uniformemente la corriente.
A la unión de cada uno de estos grupos, es decir a un grupo de placas positivas y otras negativas, interpuestas las unas con las otras, se les llama elemento. Por lo regular las placas negativas son una más que las positivas, por ejemplo, un elemento de 17 placas consta de 8 positivas y 9 negativas. Pero aún falta algo que evite posibles cortos entre las placas positivas y negativas. Esta función la cumplen los separadores, que son láminas delgadas que impiden el contacto entre una y otra placa para que el líquido (electrolito) pueda circular entre ellas. Estos separadores pueden ser fabricados de caucho micro poroso, fibra de vidrio, plástico, madera o cloruro de polivinilo (PVC). En la figura 3 se presenta la vista en planta de un grupo de placas (+ y -), y el ensamble de dos grupos de placas para formar un elemento de batería. Una batería está compuesta aproximadamente por seis de ellas.

Electrolito

Otro de los componentes elementales de la batería es el electrolito, el cual en una solución o mezcla de agua con ácido sulfúrico. El acido sulfúrico es la parte  química activa de la solución que reacciona con los materiales activos de las placas para producir electricidad.
Conviene recordar, antes de conocer el proceso electroquímico, que una batería está formada por tres elementos de dos voltios de tensión cada uno ( 6 voltios de tensión total) o seis elementos con un total de 12 voltios.
Cada elemento comprende dos series de placas (electrodos) Uno de los electrodos es de peróxido de plomo y el otro de plomo esponjoso, como se mencionó. Cuando un elemento está en funcionamiento, el ácido reacciona con las placas y convierte la energía química en energía eléctrica. En el electrodo de peróxido de plomo se produce una carga positiva y en el de plomo esponjoso una carga negativa.
La corriente eléctrica pasa en el circuito de las placas negativas a las positivas y retoma al electrolito. Al persistir la reacción química, en la superficie de ambos electrodos se forma sulfuro de plomo y el ácido sulfúrico se convierte en agua. Cuando las superficies de las dos placas se haya convertido totalmente en sulfatos, la batería se habrá descargado. Si se carga de nuevo, los electrodos volverán a su estado primario y se regenerará el ácido sulfúrico. El proceso que se realiza durante la descarga y la carga del acumulador se muestra a continuación.

QUE SON LOS OCCIDANTES Y AJENTES REDUCTIVOS

Un agente reductor es aquel que cede electrones a un agente oxidante. Existe una reacción química conocida como reacción de reducción-oxidación, en la que se da una transferencia de electrones. Así mismo, la mayoría de los elementos metálicos y no metálicos se obtienen de sus minerales por procesos de oxidación o de reducción. Una reacción de reducción-oxidación consiste en dos semireacciones: una semireacción implica la pérdida de electrones de un compuesto, en este caso el compuesto se oxida; mientras que en la otra semireacción el compuesto se reduce, es decir gana los electrones. Uno actúa como oxidante y el otro como reductor. Como ejemplos tenemos:

• Carbón
• Monóxido de carbono
• Muchos compuestos ricos en carbón e hidrógeno
• Elementos no metálicos fácilmente oxidables tales como el azufre y el fósforo
• Sustancias que contienen celulosa, tales como maderas, textiles, etc.
• Muchos metales como aluminio, magnesio, titanio, circonio
• Los metales alcalinos como el sodio, potasio, etc.
• Los hidruros
• Los azúcares reductores

REACCIONES REDOX

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.¹

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:

• El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

• El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.²

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio, se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un «par redox». Análogamente, se dice que, cuando un elemento químico capta electrones del medio, este se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor oxidado. Cuando una especie puede oxidarse, y a la vez reducirse, se le denomina anfolito, y al proceso de la oxidación-reducción de esta especie se le llama anfolización.

DIETA DE 5 COMIDAS

QUE ES EL PH Y CUALES SON LOS INSTRUMENTOS PARA MEDIRLO

El pH (potencial de hidrógeno) es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución. El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. Para medirlo se utiliza el medidor de pH.

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BIOGRAFÍA DE ARRHENIUS

Svante August Arrhenius

(Uppsala, 1859 - Estocolmo, 1927) Físico y químico sueco. Perteneciente a una familia de granjeros, su padre fue administrador y agrimensor de una explotación agrícola.

Cursó sus estudios en la Universidad de Uppsala, donde se doctoró en 1884 con una tesis que versaba sobre la conducción eléctrica de las disoluciones electrolíticas, en la que expuso el germen de su teoría según la cual las moléculas de los electrólitos se disocian en dos o más iones, y que la fuerza de un ácido o una base está en relación directa con su capacidad de disociación.

Svante August Arrhenius

Esta teoría fue fuertemente criticada por sus profesores y compañeros, quienes concedieron a su trabajo la mínima calificación posible. Sin embargo, los grandespopes de la química extranjera, como Wilhelm Ostwald, Ludwig Boltzmann y J. H. Van't Hoff, apreciaron justamente su teoría y le ofrecieron su apoyo y algún que otro contrato, con lo que su prestigio fue creciendo en su propio país.

La elaboración total de su teoría le supondría cinco años de estudios, durante los cuales sus compañeros fueron aceptando los resultados. Entretanto, desde 1884, Arrhenius ejerció como profesor de física en la Universidad de Uppsala y, a partir de 1891, en el Real Instituto de Tecnología de Estocolmo; posteriormente fue rector de la Universidad de Estocolmo. A pesar de haber recibido varias ofertas de diferentes países, prefirió seguir en la capital sueca, donde prosiguió sus estudios, llegando incluso a formular (de forma independiente de Ostwald) nuevas definiciones de ácido y base.

Con la concesión del premio Nobel de Química en 1903 obtuvo también una mayor consideración en su patria: en 1905 fue nombrado director del Instituto Nobel de Química Física, creado ex profeso para él y que muy pronto se convirtió en un centro de investigaciones de importancia mundial. Durante una temporada que pasó en la Universidad de California se dedicó a la inmunoquímica y publicó la obra Inmunochemistry (1907).

Gran hombre de ciencia, los trabajos de Svante August Arrhenius abarcaron campos muy dispares. Sus investigaciones sobre la influencia de la temperatura en las reacciones químicas le llevaron a establecer la ecuación que lleva su nombre. Por su trabajo en la ionización de los electrólitos, que permitió interpretar las leyes físicas de la electrólisis, le fue concedida en 1902 la prestigiosa medalla Davy de la Royal Society de Londres; además del premio Nobel de Química en 1903, recibió en 1911 la medalla Gibbs de los Estados Unidos. Se le debe asimismo la primera constatación del efecto invernadero (aumento de la temperatura de la atmósfera debido al aumento en la concentración de dióxido de carbono).

Arrhenius también se ocupó de cosmogonía en obras como Lehrbuch der kosmischen Physik (1900); entre sus aportaciones destacan una teoría sobre la formación de los cometas basada en la presión de la radiación y una teoría cosmogónica que explicaba la evolución de los astros. Se interesó además muy vivamente por el problema del origen de la vida, que consideraba una característica universal y no sólo propia de la Tierra. En su libro Erde und Weltall(1926), recopilación de obras precedentes, formuló una hipótesis (llamada de la "panspermia") según la cual los gérmenes de la vida están extendidos por todo el universo, pero sólo se desarrollan cuando encuentran las condiciones adecuadas. Esta teoría fue recogida años más tarde por numerosos científicos, entre los cuales se cuentan Fred Hoyle y Francis Crick.

HIDROXIDO

Los hidróxidos son un grupo de compuesto químico formados por un metal, y varios aniones hidroxilos, en lugar de oxígeno como sucede con los metales varios como es el sodio y el nitrógeno ya que estos se parecen demasiado por sus formas. El hidróxido, combinación quederiva del agua por sustitución de uno de sus átomos de hidrógeno por un metal, está presente en muchas bases. No debe confundirse con un hidroxilo, el grupo OH formado por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno, característico de los alcoholes y fenoles. Antiguamente a los hidróxidos de los alcalinos y del amonio se los conocía con el nombre de álcalis, pero este término tras la implantación de la nomenclatura moderna se usa más para denominar a cualquier sustancia que presenta carácter alcalino.

Los hidróxidos se formulan escribiendo el metal seguido del grupo dependiente con la base de un ion de radical adecuado con hidroxilo; éste va entre paréntesis si el subíndice es mayor de uno. Se nombran utilizando la palabra hidróxido seguida del nombre del metal, con indicación de su valencia, si tuviera más de una. Por ejemplo, el Ni(OH)₂ es el Hidróxido de níquel (II) y el Ca(OH)₂ es el hidróxido de calcio (véase Nomenclatura Química).

Las disoluciones acuosas de los hidróxidos tienen carácter básico, ya que éstos se disocian en el catión metálico y los iones hidróxido. Esto es así porque el enlace entre el metal y el grupo hidróxido es de tipo iónico, mientras que el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno es covalente. Por ejemplo:

NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH^-

Los hidróxidos resultan de la combinación de un óxido básico con el agua. Los hidróxidos también se conocen con el nombre de bases. Estos compuestos son sustancias que en solución producen iones hidroxilo.

En la clasificación mineralógica de Strunz se les suele englobar dentro del grupo de los óxidos, aunque hay bibliografías que los tratan como un grupo aparte.

Los hidróxidos se clasifican en: básicos, anfóteros y ácidos. Por ejemplo, el Zn(OH)₂ es un hidróxido anfótero ya que:

• con ácidos: Zn(OH)₂ + 2H⁺ → Zn⁺² + 2H₂O
• con bases: Zn(OH)₂ + 2OH⁻ → [Zn(OH)₄]⁻²

Compuestos ternarios formados por un elemento metálico, oxígeno e hidrógeno (estos dos últimos elementos forman un grupo llamado oxhidrilo o hidroxilo). Ejemplos: NaOH Hidróxido de sodio CuOH Hidróxido cuproso (terminación "oso" para la menor valencia del metal) Cu(OH)2 Hidróxido cúprico (terminación "ico" para la mayor valencia del metal) También hay otra nomenclatura: numerales de stock CuOH Hidróxido de cobre (I) Cu(OH)2 Hidróxido de cobre (II) Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III) Busca las valencia de los elementos en la parte posterior de la tabla periódica. Es el número que hay que poner entre paréntesis.

NEUTRALIZACION

Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una sal y agua. La palabra "sal" describe cualquier compuesto iónico cuyo catión provenga de una base (Na⁺ del NaOH) y cuyo anión provenga de un ácido (Cl^- del HCl). Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se les suele llamar de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente.

Existen varios conceptos que proporcionan definiciones alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones, y su aplicación en problemas endisolución relacionados con ellas. La palabra Neutralización se puede interpretar como aniquilación o como eliminación, lo cuál no está muy lejano a la realidad. Cuando un ácido se junta con una base, ambas especies se "aniquilan" mutuamente en diferente grados. Como en todas las cosas, los fuertes vencen a los débiles y es así que cuando, por ejemplo, un ácido fuerte se mezcla con una base débil, esta última será "eliminada" completamente, mientras que permanecerá en disolución el ácido fuerte. Es así que se pueden generar cuatro situaciones cuando uno mezcla un ácido con una base: 1. Se mezcla un ácido Fuerte con una base Fuerte: Cuando esto sucede, la especie que quedará en disolución será la que esté en mayor cantidad respecto de la otra. 2. Se mezcla un ácido Fuerte con una base Débil: La disolución generada será del tipo ácido, ya que será el ácido el que quede en la mezcla. 3. Se mezcla un ácido Débil con una base Fuerte: La disolución será básica, ya que será la base la que permanezca en la mezcla. 4. Se mezcla un ácido Débil con una base Débil: Si esto sucede, la acidez de una disolución dependerá de la constante de acidez del ácido débil y de las concentraciones tanto de la base como del ácido.

A pesar de las diferencias en las definiciones, su importancia se pone de manifiesto en los diferentes métodos de análisis, cuando se aplica a reacciones ácido-base de especiesgaseosas o líquidas, o cuando el carácter ácido o básico puede ser algo menos evidente. El primero de estos conceptos científicos de ácidos y bases fue proporcionado por el químico francés Antoine Lavoisier, alrededor de 1776.¹